ziemia - Projekt Ekologia
advertisement
EKSPERYMENTY Z TRZEMA ŻYWIOŁAMI ZIEMIA Redakcja: Bartosz Korabiewski, Robert Tarka Autorzy: Lidia Kasza Bartosz Korabiewski Stanisław Leśniewicz Robert Tarka Zdzisława Tarka Wrocław, 2013 EKSPERYMENTY Z TRZEMA ŻYWIOŁAMI Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego WND-POKL.03.03.04-00-042/10 Z4. JAKIE TAJEMNICE KRYJĄ SKAŁY? Wydział Nauk o Ziemi i Kształtowania Środowiska ul. Kuźnicza 35 50-138 Wrocław Eksperymenty z trzema żywiołami ZIEMIA Redakcja: Bartosz Korabiewski, Robert Tarka Autorzy: Lidia Kasza, Bartosz Korabiewski, Stanisław Leśniewicz Robert Tarka, Zdzisława Tarka 1 Z4. JAKIE TAJEMNICE KRYJĄ SKAŁY? Recenzenci: Lidia Borowska Maria Tkaczyk-Dynel Ryszard Pawlak Lucyna Zygmunt Opracowanie redakcyjne: Krzysztof Moskwa Opracowanie graficzne: Lidia Kasza, Bartosz Korabiewski, Stanisław Leśniewicz, Marta Stączek, Robert Tarka Fotografie: Bartosz Korabiewski (BK), Stanisław Madej (SM), Krzysztof Moskwa (KM), Robert Tarka (RT) Projekt graficzny okładki: MP Design Marta Płonka Skład komputerowy: KAMBIT Graf Marcin Klekotko Wszelkie prawa zastrzeżone. Żadna część niniejszej książki, zarówno w całości, jaki i we fragmentach, nie może być reprodukowana w sposób elektroniczny, fotograficzny i inny bez zgody wydawcy i właścicieli praw autorskich. © Copyright by Uniwersytet Wrocławski Wrocław 2013 Wydanie drugie poprawione Publikacja współfinansowana przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego oraz budżet Państwa. „Projekt Ekologia – innowacyjny, interdyscyplinarny program nauczania przedmiotów matematyczno-przyrodniczych metodą projektu” realizowany jest pod nadzorem Ministerstwa Edukacji Narodowej w ramach Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki w partnerstwie czterech podmiotów: Lider – Dobre Kadry, Centrum badawczo-szkoleniowe. Sp. z o.o., Partner 1 – Uniwersytet Wrocławski Wydział Nauk o Ziemi i Kształtowania Środowiska, Partner 2 – SGS Eko-Projekt sp. z o.o. Pszczyna, Partner 3 – Dr. Kerth + Lampe Geo-Infometric GmbH (Niemcy). Publikacja dystrybuowana bezpłatnie 2 Z4. JAKIE TAJEMNICE KRYJĄ SKAŁY? SPIS TREŚCI Wstęp........................................................................................................................................................................ 4 Z4. JAKIE TAJEMNICE KRYJĄ SKAŁY?.......................................................................................................................... 5 Z4.1. Czy skały mogą wędrować?........................................................................................................................ 5 Z4.2. W kolorowym świecie skał i minerałów...................................................................................................... 12 Z4.3. W kamiennym kręgu................................................................................................................................... 18 Z5. WPŁYW JAKOŚCI GLEBY NA ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA.................................................................................... 23 Z5.1. Właściwości gleby a jej przydatność rolnicza............................................................................................. 23 Z5.2. Zanieczyszczenia gleb w moim województwie .......................................................................................... 35 Z5.3. Oceniamy wpływ zanieczyszczenia gleby na środowisko i człowieka......................................................... 40 Z6. CZY ZAGRAŻAJĄ NAM ROŚLINY INWAZYJNE?...................................................................................................... 49 Z6.1. Rośliny inwazyjne – zieloni najeźdźcy......................................................................................................... 49 Z6.2. Obcy są wśród nas – poszukujemy gatunków inwazyjnych w naszej okolicy ............................................. 55 Z7. JAK UPRAWA ROŚLIN WPŁYWA NA ŚRODOWISKO PRZYRODNICZE?................................................................... 59 Z7.1. Budowa, właściwości i typy gleb występujących w Polsce......................................................................... 59 Z7.2. Charakterystyka i badanie odkrywki glebowej........................................................................................... 60 Z7.3. Jak uprawa roślin wpływa na środowisko przyrodnicze?............................................................................ 62 Z8. ILE ENERGII LEŻY POD STOPAMI?......................................................................................................................... 73 Z8.1. Potwór z głębi Ziemi................................................................................................................................... 73 Z8.2. Moc ukryta w roślinach.............................................................................................................................. 83 Z9. CO TO ZNACZY, ZDROWO SIĘ ODŻYWIAĆ?........................................................................................................... 93 Z9.1. Główne składniki pokarmowe i ich źródła.................................................................................................. 93 Z9.2. Zawartość składników pokarmowych w produktach żywnościowych........................................................ 94 Z9.3. Jedzenie to nie tylko przyjemność.............................................................................................................. 100 Z9.4. Wady i zalety stosowania diety.................................................................................................................. 104 Z9.5. Tartrazyna i E133 – czy zaryzykujesz ich spożycie?..................................................................................... 106 3 Z4. JAKIE TAJEMNICE KRYJĄ SKAŁY? Wstęp „Naukę buduje się z faktów tak jak dom buduje się z cegieł, ale samo nagromadzenie faktów nie jest jeszcze nauką, podobnie jak kupa cegieł nie jest domem”. Henri Poincaré Witaj Młody Badaczu! Szkoła nie musi być nudna! Jeżeli chcesz aktywnie poznawać i badać zjawiska i procesy zachodzące w środowisku przyrodniczym, jesteś ciekawy otaczającego Cię świata i lubisz pracę badawczą, to nasza oferta jest wprost idealna dla Ciebie. Wiele osób używa zamiennie słowa „wiem” i „rozumiem”, gdy tymczasem znaczą one zupełnie coś innego. Wiedzieć, to znać fakty na temat danego zjawiska, a rozumieć, to umieć za ich pomocą wyjaśnić mechanizm działania jakiegoś procesu, często nawet takiego, z którym spotykamy się po raz pierwszy. Wiedzieć, to być w stanie przypomnieć sobie wzór, ale zrozumieć, to używać go do rozwiązywania szerszego problemu. Dzisiejsza nauka to ogromna baza wiedzy na temat różnych zjawisk i procesów. Trudno być dzisiaj „człowiekiem renesansu”, który jest specjalistą w więcej niż jednej dziedzinie nauki. Nawet Leonardo da Vinci, wybitny malarz, architekt, filozof, muzyk, pisarz, odkrywca, mechanik, matematyk, anatom, wynalazca a nawet geolog, miałby dzisiaj problemy z przyswojeniem sobie ogromu współczesnej wiedzy z tych kilku dziedzin nauki. Jeszcze trudniej jest zrobić to przeciętnemu człowiekowi. Cały czas zasypywani jesteśmy wiadomościami o nowych odkryciach i wynalazkach. W tej powodzi informacji, współczesna szkoła często zmuszona jest jedynie do przekazania najważniejszych faktów z danej dziedziny. Zapamiętujemy najważniejsze daty, największe osiągnięcia, nazwiska, wzory, liczby. Tylko czy rozumiemy otaczający nas świat? Młody Badaczu, proponujemy Ci udział w realizacji projektów edukacyjnych „Eksperymenty z trzema żywiołami – Ziemia”. W tym celu oddajemy w Twoje ręce zeszyt ucznia, który pomoże Ci krok po kroku rozwiązywać różne zadania i problemy badawcze dotyczące zjawisk i procesów zachodzących w przyrodzie. Zeszyt zawiera m.in. karty pracy i instrukcje techniczne wykonania proponowanych obserwacji, doświadczeń i eksperymentów sześciu projektów edukacyjnych: trzech na poziomie średnim i trzech na poziomie zaawansowanym. To od Ciebie zależy wybór projektu, który będziesz realizował. Realizując poszczególne zadania musisz zachowywać się w taki sposób, aby nie stwarzać zagrożenia dla siebie i otoczenia. Podczas pracy z różnymi substancjami musisz zachować ostrożność. Pamiętaj, że nieuwaga, niedokładność lub nieznajomość właściwości danej substancji może stać się przyczyną wypadku. Z tego powodu przed rozpoczęciem każdego doświadczenia lub eksperymentu koniecznie zapoznaj się z instrukcją jego wykonania. W przypadku jakichkolwiek wątpliwości skorzystaj z rady i pomocy nauczyciela. Większość doświadczeń możesz wykonać samodzielnie. W niektórych przypadkach, zwłaszcza wtedy gdy będziesz miał do czynienia z wysoką temperaturą czy z substancjami niebezpiecznymi, potrzebna będzie pomoc osoby dorosłej. Te doświadczenia będą w zeszycie oznaczone czerwonym wykrzyknikiem! Pamiętaj także o zachowaniu szczególnej ostrożności podczas zajęć terenowych. Wybrane karty obserwacji przygotowaliśmy w formie edytowalnej. Znajdują sie one na załączonej płycie CD, a w zeszycie oznaczone są ikoną płyty. Mamy nadzieję, że dzięki naszej propozycji rozbudzimy Twoją ciekawość poznawczą. Życzymy Ci, abyś nigdy tej ciekawości nie zatracił, bo to ona od zawsze była siłą napędową postępu ludzkości. Bez ciekawości nie ma pytań, bez pytań nie ma poszukiwania odpowiedzi, a bez nich nie ma postępu wiedzy. Bądź odważny i zadawaj pytania! Autorzy 4 Z4. JAKIE TAJEMNICE KRYJĄ SKAŁY? Z4. JAKIE TAJEMNICE KRYJĄ SKAŁY? Żywioł: Ziemia Problem badawczy: Zjawiska przyrodnicze tworzą barwy Zagadnienia: Dlaczego świat jest kolorowy? Skały to zespoły złożone z różnych minerałów lub jednego tylko minerału, powstałe w wyniku naturalnych procesów geologicznych. Skałami są nie tylko granity, piaskowce, wapienie, ropa naftowa, ale także suchy piasek na pustyni czy glina zwałowa pozostawiona przez lodowiec. W zachodniej Australii znalezione ziarno cyrkonu liczy sobie ok. 4,4 mld lat. Skład izotopowy wskazuje, że utworzyło się ono w granitach, a więc skałach charakterystycznych dla skorupy kontynentalnej. Te pierwsze skały ziemskie uległy jednak w ciągu miliardów lat licznym przemianom, zatracając całkowicie swój pierwotny charakter. Obecnie najstarsze z nich liczą sobie zaledwie ok. 4,03 mld lat. Są to gnejsy występujące nad rzeką Acasta w Kanadzie. Skały na których zbudowano słynne wiszące klasztory w Grecji liczą sobie tylko 25 mln lat. Z4.1. Czy skały mogą wędrować? Skały występujące na powierzchni Ziemi różnią się od siebie, m.in., barwą, strukturą, składem mineralnym, twardością. Spowodowane jest to tym, że tworzyły się w różny sposób i w odmiennych warunkach. Spróbujmy odkryć tajemnice powstawania skał. Wzgórza Bungle Bungles, Australia – piaskowce z czarnymi i pomarańczowymi pasami przypominają duże pszczoły Zadanie: Rozpoznaj miejsce przedstawione na fotografiach i rodzaje skał z nimi związane (laslandes [CC BY 2.0]) 5 miejsce miejsce miejsce skały skały skały miejsce miejsce miejsce skały skały skały Z4. JAKIE TAJEMNICE KRYJĄ SKAŁY? Karta pracy ucznia Z4.1.1. – Wulkan źródłem skał i minerałów 1. Wykonaj doświadczenie zgodnie z instrukcją Z4.1.1. 2. Na podstawie wybranych źródeł informacji narysuj przekrój wulkanu. Na rysunku podpisz kolorem czerwonym elementy budowy wulkanu, kolorem czarnym produkty wybuchu wulkanicznego. 3. Poszukaj w Internecie informacji na temat składu chemicznego lawy. Do podanych typów wulkanów dopisz rodzaj lawy i jej skład chemiczny. Typ wulkanu Wulkan tarczowy Stratowulkan Wulkan kopułowy 6 Rodzaj lawy Skład chemiczny Z4. JAKIE TAJEMNICE KRYJĄ SKAŁY? 4. Ze szkolnego zestawu skał wybierz dwie skały magmowe: jedną, w której ziarna mineralne są widoczne gołym okiem i jedną, w której ziarna są niewidoczne. Wyjaśnij przyczynę różnic w budowie i barwie skały. Nazwa skały magmowej, w której ziarna mineralne są widoczne gołym okiem ................................................... – barwa skały ................................................... Nazwa skały magmowej, w której ziarna mineralne są niewidoczne gołym okiem................................................... – barwa skały ................................................... Przyczyna różnic w budowie i barwie skały................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................... 5. Przygotuj mapę mentalną. Jakie skutki pozytywne i negatywne dla ludzi i środowiska naturalnego wywołuje działalność wulkaniczna? Instrukcja Z4.1.1. – Wulkan źródłem skał i minerałów Materiały: masa solna (6 szklanek mąki, 3 szklanki soli, 4 łyżki oleju, 2 szklanki wody), butelka, łyżeczka sody oczyszczonej, detergent (kilka kropli), czerwony barwnik spożywczy, łyżeczka octu. Wykonanie: 1. Wymieszaj mąkę z solą. Dodaj olej i wodę, i wyrabiaj masę, aż będzie gładka i jednolita. 2. Weź małą buteleczkę np. po syropie i obkładaj ją masą solną formując kształt wulkanu. Uważaj, aby masa nie dostała się do butelki. 3. Poczekaj, aż wulkan wyschnie, postaw go na kilku arkuszach gazetowych papieru i pokoloruj go. 4. Do buteleczki wlej trochę ciepłej wody (połowę buteleczki), wsyp łyżeczkę sody oczyszczonej, dodaj kilka kropli detergentu i czerwony barwnik spożywczy, aby uzyskać efekt lawy. Następnie do krateru wlej powoli łyżeczkę octu i obserwuj, co się dzieje. 5. Podczas doświadczenia prowadź dokumentację fotograficzną. 1883 r. – jedna z największych klęsk w historii ludzkości Wybuch wulkanu Krakatau 27 sierpnia 1883 r. uznano za jedną z największych klęsk żywiołowych w historii. Po serii erupcji o niespotykanej sile powstały katastrofalne fale tsunami. Zginęło 36 417 ludzi: 32 tysiące wskutek tsunami, a 4 tysiące od popiołów wyrzucanych przez ziejącą ogniem górę na wysokość 55 kilometrów. Ocenia się, że wybuch był porównywalny z eksplozją bomby atomowej o mocy 200 kiloton i w sumie wyrzucił w powietrze 46 kilometrów sześciennych pyłów. Wulkan Anak Krakatau ("Dziecko Krakatau") rośnie z prędkością 5 m/rok. Obecnie ma wysokość porównywalną z dawnym Krakatau 7 Z4. JAKIE TAJEMNICE KRYJĄ SKAŁY? Karta pracy ucznia Z4.1.2. – Metamorfizm, czyli cudowne przeobrażenie 1. Wykonaj doświadczenie zgodnie z instrukcją Z4.1.2. 2. Zaobserwuj i napisz: a) Co imitują kulki plasteliny w tym doświadczeniu? ....................................................................................................................................................................... b) Jaką rolę w doświadczeniu pełni cegła? ....................................................................................................................................................................... c) Jak zmieniała się temperatura kulek? ....................................................................................................................................................................... d) Jak zmieniały się kulki podczas doświadczenia? ....................................................................................................................................................................... 3. Znajdź w dostępnych Ci źródłach informacje na temat wpływu temperatury i ciśnienia na skały. Zapisz wnioskiJ ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 4. Rozwiąż rebus i korzystając ze słownika geograficznego lub geologicznego, wyjaśnij znaczenie otrzymanego hasła. 4 mi _ _ _ _ _ żka _ _ _ _ _ _ _ ze _ _ rany _ _ tery _ _ rki Hasło: ........................................................................................................................................................................ Wyjaśnienie............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 5. Wymień najczęściej spotykane skały metamorficzne na Ziemi. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 8 Z4. JAKIE TAJEMNICE KRYJĄ SKAŁY? Instrukcja Z4.1.2. – Metamorfizm, czyli cudowne przeobrażenie Materiały: plastelina, foliowy woreczek, kartka białego papieru, cegła, lodówka. Wykonanie: 1. 2. 3. 4. Uformuj kilkanaście kulek z plasteliny. Włóż je do foliowego woreczka i umieść na kilka godzin w lodówce. Po wyjęciu z lodówki wysyp na kartkę białego papieru i połóż na nich cegłę. Czy kulki zmieniają się tylko pod wpływem zmiany temperatury? Czy również nacisku cegły? Marmur znajduje szerokie zastosowanie w wykończeniu wnętrz, uważany jest za element luksusowy ze względu na wysoką cenę i dlatego ludzie zamożni dekorują swoje domostwa tym kamieniem – nie zmieniło się to od starożytności. W ogrodnictwie idealnie komponuje się jako „nieokrzesana” skała wśród zielonych roślin ogrodowych. Marmur dawniej był powszechnym tworzywem wykorzystywanym w rzeźbiarstwie – do dziś w muzeach świata znajdziemy posągi oraz rzeźby wykonane z marmuru. Dowodzi to, iż skała ta jest wyjątkowo wytrzymała i długowieczna. Źródło:http://arty.waw.pl/marmur/ Nike z Samotraki wykuta w marmurze Instrukcja Z4.1.3. – Na czym polega sedymentacja? Materiały: próbki skał, słoik, woda. Wykonanie: 1. Znajdź w okolicy szkoły próbki skał – od bardzo małych odruchów (wielkości ziaren piasku i pyłu) do odłamków nie większych niż 1 cm średnicy. 2. Wymieszaj przyniesione próbki skał i wypełnij nimi słoik do jednej trzeciej wysokości. Dodaj wody i ostrożnie potrząsaj. 3. Postaw słoik na ławce i obserwuj, co się teraz dzieje. Wnioski zapisz w karcie pracy. Największy kamień na świecie ma ok. 3 km długości, 2,5 km szerokości i ponad 860 m wysokości. Uluru, święta góra Aborygenów, zachwyca szczególnie o wschodzie i zachodzie słońca, zmieniając barwę z minuty na minutę. 9 Z4. JAKIE TAJEMNICE KRYJĄ SKAŁY? Karta pracy ucznia Z4.1.3. – Na czym polega sedymentacja? 1. Wykonaj doświadczenie zgodnie z instrukcją Z4.1.3. 2. Napisz, jak zachowywały się odłamki skalne podczas osadzania? ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 3. Jaki związek występuje pomiędzy tempem osadzania a strukturą osadu? ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 4. Uzupełnij zdanie. Wykorzystaj wyrazy znajdujące się w ramce. siły ciężkości , opadania, niejednorodnych , stałego, większej Sedymentacja (łac. sedimentum = osad) – proces …………. zawiesiny ciała ……… w cieczy w wyniku działania …………………………. Sedymentacji ulegają zawiesiny o gęstości ………… niż gęstość cieczy. Sedymentacja prowadzi więc do rozdziału substancji ……………. a kryterium podziału jest gęstość. Skorzystaj z Internetu i wymień sposoby powstawania skał osadowych. a) ....................................................................................................................................................................... b) ....................................................................................................................................................................... 5. Ze szkolnego zestawu skał wybierz skały osadowe. Nazwy rozpoznanych skał wpisz do schematu. SKAŁY OKRUCHOWE SKAŁY OSADOWE SKAŁY POCHODZENIA ORGANICZNEGO SKAŁY POCHODZENIA CHEMICZNEGO 6. Odczytaj z mapy geologicznej Polski, jakie skały osadowe występują w miejscu Twojego zamieszkania. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. Widziany z kosmosu skalisty płaskowyż Tassili n’Ajjer wznosi się ponad otaczające piaski Sahary. Posiada bogatą historię geologiczną oraz liczne ślady obecności człowieka od ok. 10 000 lat przed naszą erą do pierwszych wieków naszej ery. Z tego okresu pochodzi ponad 15 000 malowideł naskalnych oraz liczne pozostałości domostw i kurhanów. Cały obszar o powierzchni 72 000 km2 znajduje się na liście światowego dziedzictwa UNESCO. W ciągu historii Ziemi na przemian mokry i suchych klimat ukształtowały tamtejsze skały na wiele sposobów. Głębokie wąwozy są pozostałościami dawnych rzek, które kiedyś płynęły po płaskowyżu. W okresach suchych wiatr erodował piaskowce tworząc „kamienne lasy”. Zdjęcie zostało zrobione w paśmie promieniowania podczerwonego, bliskiej podczerwieni i światła widzialnego dla lepszego zróżnicowania występujących tam skał. Piaski odwzorowane są przez kolory żółci i jasnego brązu, a granity w kolorze cegły 10 Z4. JAKIE TAJEMNICE KRYJĄ SKAŁY? Karta pracy ucznia Z4.1.4. – Ze skały skała – cykl geologiczny 1. Wykonaj doświadczenie zgodnie z instrukcją Z4.1.4. 2. Przyporządkuj do podanych etapów doświadczenia rodzaje skał i etapy cyklu geologicznego. Symulacja cyklu geologicznego Skała magmowa, skała osadowa, skała metamorficzna, temperatura i ciśnienie (metamorfizm), topnienie, wietrzenie, transport i osadzanie, oziębienie (krzepnięcie) i zestalenie (krystalizacja). Etap doświadczenia Rodzaj skały lub etap cyklu geologicznego 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 3. Czy skały i minerały mogą stale zmieniać swoją postać? Znajdź informacje na temat cyklu geologicznego i przygotuj plakat, na którym przedstawisz proces ciągłej przebudowy skał skorupy ziemskiej. Instrukcja Z4.1.4. – Ze skały skała (symulacja cyklu geologicznego) Materiały: 2 kostki cukru, lupa, drewniana podstawka, młotek, folia aluminiowa, szczypce, świeca, porcelanowa podstawka. Wykonanie: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 11 Przyjrzyj się za pomocą lupy kostkom cukru. Połóż kostki na drewnianej podstawie i skrusz je, uderzając, np. młotkiem. Skruszony materiał wsyp do miseczki zrobionej z folii aluminiowej. Trzymaj miseczkę izolowanymi szczypcami nad płomieniem świecy aż cukier się rozpuści. Odłóż miseczkę na porcelanową podstawkę i odczekaj do wystygnięcia. Twardy i wychłodzony już cukier rozbij ponownie na kawałki. Porównaj rozkruszony cukier z materiałem otrzymanym z doświadczenia. Wyniki obserwacji zapisz w karcie pracy. Z4. JAKIE TAJEMNICE KRYJĄ SKAŁY? Z4.2. W kolorowym świecie skał i minerałów Skały występujące na Ziemi nie wyglądają jednakowo. Niektóre są zadziwiająco kolorowe, inne zawierają wspaniałe minerały, które są bardzo cenne. Świat minerałów jest ogromnie zróżnicowany. Wyróżnia się ok. 4 tys. minerałów, ale niewielka grupa z nich, ok. 200, tworzy skały. Niebieski halit (sól kamienna), kopalnia Kłodawa (SM) Karta pracy ucznia Z4.2.1. – Idziemy na wycieczkę do Muzeum Skał i Minerałów 1. Dowiedz się, gdzie w Twojej najbliższej okolicy znajduje się muzeum skał i minerałów. 2. Zorganizuj wycieczkę do muzeum. 3. Podczas zwiedzania wypełnij kartę wycieczki. Karta wycieczki do muzeum skał i minerałów • Nazwa muzeum ................................................................................................................................................... • Lokalizacja muzeum ............................................................................................................................................ • Rok powstania ..................................................................................................................................................... • Kolekcje tematyczne............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. • Najcenniejsze okazy. Wybierz 10 najcenniejszych Twoim zdaniem okazów i uzupełnij tabelę. Nazwa okazu 12 Występowanie Ciekawostki Z4. JAKIE TAJEMNICE KRYJĄ SKAŁY? Karta pracy ucznia Z4.2.2. – Cechy fizyczne i chemiczne skał 1. Uporządkuj i uzupełnij szkolne zbiory skał i minerałów według wcześniej ustalonych zasad. Uzupełnij metryczki skał i minerałów. Rodzaj skały ze względu na pochodzenie Przykłady skał 2. Wybierz 15 różnych skał ze szkolnego zbioru. Porównaj spójność składników mineralnych w każdej skale i przyporządkuj każdą z nich do odpowiedniego wiersza w tabeli. Rodzaj Skały Lite Zwięzłe Luźne 3. Skorzystaj z Internetu i napisz jak dochodzi do przekształcenia skał luźnych w skały zwięzłe lub lite. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. Jakie skały powstają z poszczególnych okruchów? Luźna skała Skała zwięzła Piasek Żwir Ił 4. Porównaj granit i bazalt uwzględniając ich cechy zawarte w tabeli: Cechy skały Kolor Wielkość minerałów Różnorodność minerałów 13 Granit Bazalt Z4. JAKIE TAJEMNICE KRYJĄ SKAŁY? Karta pracy ucznia Z4.2.3. – Szacowanie twardości dostępnych minerałów 1. Uzupełnij tabelę zgodnie z instrukcją Z4.2.3.a. Opis przebiegu badania Nazwa minerału Kierunek wzrastania twardości Twój stopień twardości np. z łatwością daje się zarysować paznokciem 2. Ułożyłeś własną skalę twardości minerałów. Znajdź w dostępnych źródłach informacje o wzorcowej skali twardości – skali Mohsa. Porównaj wyniki swoich badań ze skalą Mohsa. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 3. Wykonaj doświadczenie zgodnie z instrukcja Z4.2.3b. 4. Opisz różnicę w śladach wykonanych narzędziami na obu materiałach. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 5. Określ twardość użytych narzędzi i materiałów................................................................................................... ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. Instrukcja Z4.2.3a. Materiały: zestaw skał i minerałów, miedziany drut, nóż, pilnik. Wykonanie: 1. Z zestawu skał i minerałów wybierz tylko minerały. 2. Każdy minerał zarysuj paznokciem. Ten, który udało Ci się z łatwością zarysować, odłóż na bok i jego nazwę wpisz do tabeli. Będzie on numerem 1. w Twojej tabeli twardości. 3. Następne minerały zarysuj kolejno: miedzianym drutem, ostrzem noża, pilnikiem. Odkładaj i wpisuj do tabeli w kolejności te minerały, które udało Ci się zarysować. 4. Zwróć uwagę, że niektóre minerały dają się zarysować tym samym narzędziem łatwiej lub trudniej. Uwzględnij to podczas szeregowania minerałów. Instrukcja Z4.2.3b. Materiały: kartka papieru, szklana płytka, ołówek, przyrząd do cięcia szkła. Wykonanie: 1. Na przygotowanej kartce papieru i szklanej płytce zrób kreski, najpierw ołówkiem (grafitem), a następnie przyrządem do cięcia szkła (diamentem). 2. Przyjrzyj się uważnie wykonanym kreskom i porównaj je. 14 Z4. JAKIE TAJEMNICE KRYJĄ SKAŁY? Karta pracy ucznia Z4.2.4. – Jaka jest rola skał wapiennych w środowisku i gospodarce? 1. Wykonaj doświadczenie zgodnie z instrukcją Z4.2.4. 2. Jakie zmiany zachodzą na powierzchni wapieni i granitu? WAPIEŃ ..................................................................................................................................................................... GRANIT ...................................................................................................................................................................... 3. Które skały, spośród badanych, weszły w reakcję z kwasem solnym? ............................................................................................................................................................................. Dlaczego niektóre substancje reagują z kwasem solnym, a inne nie? ............................................................................................................................................................................. 4. Wklej 2-3 fotografie ilustrujące przebieg wykonywanego doświadczenia. Pod zdjęciami zapisz reakcję chemiczną, jaka zaszła pomiędzy skałą wapienną a kwasem solnym. ............................................................................................................................................................................. Jaki gaz wydziela się podczas reakcji? ............................................................................................................................................................................. Jaki jest negatywny wpływ tej reakcji na środowisko? ............................................................................................................................................................................. 5. Przeanalizuj znane Ci skutki oddziaływania niektórych roztworów na skały. Wpisz obok zdania prawdziwego literę P, a obok fałszywego – literę F. Reakcja węglanu wapnia z CO2 i H2O zachodzi w przyrodzie sporadycznie ....... Wody gruntowe zawierające CO2 szybko rozpuszczają skały wapienne ....... Rozpuszczanie skał wapiennych przez wodę zawierającą CO2 określamy terminem „krasowienie” ....... 6. Wyjaśnij termin speleologia. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 7. Zaplanuj i wykonaj planszę edukacyjną „Wapń i jego związki – występowanie w przyrodzie, właściwości i zastosowanie”. 8. Napisz, dlaczego na budowach wapno gaszone przechowuje się w specjalnych dołach. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 15 Z4. JAKIE TAJEMNICE KRYJĄ SKAŁY? Instrukcja Z4.2.4. Materiały: kwas solny, pipeta, probówka, wapień, granit, wybrane okazy skał. Wykonanie: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Sprawdź reakcję skał na działanie kwasu solnego (zachowaj szczególną ostrożność). Delikatnie nabierz pipetą odrobinę kwasu i nanieś kilka kropli na wapień i granit. Uważnie obserwuj, co się będzie działo. Spostrzeżenia zapisz w karcie pracy. Podczas doświadczenia prowadź dokumentację fotograficzną. Poszukaj w Internecie lub w innych źródłach przyczyn ewentualnych reakcji jednej ze skał z kwasem solnym. W podobny sposób zbadaj pozostałe wybrane skały. W karcie pracy wypisz te, które reagują podobnie jak wapień. Zadanie: Ułóż pytania do rozwiązanej krzyżówki. 1 5 D R 9 A S O 2 3 L 4 P O P E R I 6 Ż Ł 7 S T A 8 M T A L A 10 W Y W 11 J S P E L E O L O G I A T O J J A N E E N O K B A G M E S K K O I R K I T T T Z I I R E Y T Y N S I C K A O 1. ................................................................................................................................................................................. 2. ................................................................................................................................................................................. 3. ................................................................................................................................................................................. 4. ................................................................................................................................................................................. 5. ................................................................................................................................................................................. 6. ................................................................................................................................................................................. 7. ................................................................................................................................................................................. 8. ................................................................................................................................................................................. 9. ................................................................................................................................................................................. 10. ................................................................................................................................................................................. 11. ................................................................................................................................................................................. 16 Z4. JAKIE TAJEMNICE KRYJĄ SKAŁY? Karta pracy ucznia Z4.2.5. – Diament – dlaczego taki cenny? 1. Diament powstaje w ekstremalnych warunkach na głębności 350 000 stóp, gdy temperatura osiąga 2200°F, a ciśnienie wynosi 50 000 mBa. Korzystając z poniższych zależności oblicz te wartości w jednostkach układu SI. X°C = 5/9 (x°F - 32°) 1 stopa = 304.8 mm 1 bar = 100 000 (105) Pa Diament powstał w warunkach: • ciśnienie .............................................................................................................................................................. • temperatura ........................................................................................................................................................ • głębokość ............................................................................................................................................................ 2. Korzystając z powyższych obliczeń, podkreśl zdanie, które opisuje najlepiej warunki powstawania diamentów w przyrodzie. • Małe głębokości (ok. 20 km), wysoka temperatura (1000-1300°C), wysokie ciśnienie (tysiące hPa). • Duże głębokości (ok. 100 km), niska temperatura (100-130°C), wysokie ciśnienie (tysiące hPa). • Duże głębokości (ok. 100 km), wysoka temperatura (1000-1300°C), niskie ciśnienie (kilkanaście hPa). • Duże głębokości (ok. 100 km), wysoka temperatura (1000-1300°C), wysokie ciśnienie (tysiące hPa). • Duże głębokości (ok. 50 km), wysoka temperatura (1000-1300°C), średnie ciśnienie (setki hPa). 3. Pan Kazimierz, przebywając na urlopie w przepięknej Holandii, spacerując ulicami Rotterdamu, całkiem przypadkowo wszedł do sklepu jubilerskiego, w którym dostrzegł wspaniały brylant. Pomyślał, że byłby to doskonały prezent dla żony na rocznicę ślubu. Etykieta diamentu Diament 1,40 g Oblicz, czy Pana Kazimierza stać na ten zakup, jeśli posiada przy sobie 56 812 zł, a kurs sprzedaży euro tego dnia wynosi 4,02 zł. Obliczenia: ................................................................................................................ ................................................................................................................ ................................................................................................................ Cena: € 2,070.00 za 1 karat 1 ct = 200 mg = 0,2 g Odpowiedź: .................................................................................................................................................................................. 4. Przygotuj prezentację multimedialną „Diament – dlaczego taki cenny?”. W prezentacji multimedialnej powinny się znaleźć następujące informacje: a) wyjaśnienie pochodzenia nazwy „diament”, b) właściwości fizyczne i chemiczne diamentu, c) warunki powstawania diamentów, d) występowanie złóż diamentu na świecie, e) zastosowanie, f) najcenniejsze diamenty świata i polski. 17 Z4. JAKIE TAJEMNICE KRYJĄ SKAŁY? Z4.3. W kamiennym kręgu Obecność skał w naszym codziennym życiu jest zauważalna wszędzie. Ich cechy fizyczne sprawiają, że są trwałym elementem krajobrazu przyrodniczego i kulturowego, a walory estetyczne pozwalają na szerokie ich zastosowanie. Szermierz. Marmurowy cokół fontanny stojącej na granitowym bruku przed budynkiem Uniwersytetu Wrocławskiego Karta pracy ucznia Z4.3.1. – Tropiciele kamiennych skarbów – wycieczka 1. Zbierz podczas wycieczki 10 różnych okazów skał, zgodnie z instrukcją Z4.3.1. 2. Opisz okazy skał zgodnie z metryczką. Metryczka skały: Data pobrania próbki: ................................................................................................................................................ Miejsce pobrania próbki: ........................................................................................................................................... Wysokość n.p.m: ........................................................................................................................................................ Nazwa skały: .............................................................................................................................................................. Typ skały ze względu na pochodzenie: ...................................................................................................................... Typ skały ze względu na spoistość ziaren: ................................................................................................................. Barwa skały: ............................................................................................................................................................... Wielkość minerałów: ................................................................................................................................................. Rozpoznane minerały: ............................................................................................................................................... Inne uwagi: ................................................................................................................................................................ 3. Po powrocie z wycieczki, korzystając z dowolnych źródeł informacji, uzupełnij brakujące informacje w metryczce skały. 4. Wykorzystując wykonane na wycieczce opisy i zdjęcia okazów skał, przygotuj wystawę skał i przewodnik na temat wykorzystania skał przez człowieka w Twojej okolicy. Bursztynowa Komnata to kompletny bursztynowy wystrój komnaty o wymiarach 10,5 x 11,5 m zamówiony w 1701 roku przez Fryderyka I u gdańskich mistrzów. Komnata zaginęła podczas II wojny światowej. Dziś szacunkowa wartość Bursztynowej Komnaty to pół miliarda dolarów. Na liście potencjalnych miejsc ukrycia Komnaty znalazły się: Kraków, Pasłęk, Giżycko, Bolków, Góry Sowie, Olecko, Nysa czy Szklarska Poręba, różne miejsca w Kaliningradzie, Wargen, Lochstedt. Przypuszcza się też, że Bursztynowa Komnata mogła zostać zatopiona wraz z niemieckim statkiem MS Wilhelm Gustloff, lub w którymś z fińskich fiordów. Obecnie w pałacu Katarzyny w Carskim Siole znajduje się kopia zaginionej Bursztynowej komnaty, ukończona w 2003. Prace nad rekonstrukcją komnaty rozpoczęto w 1979 i prowadzono je na podstawie zachowanych zdjęć i dokumentów. 18 Bursztynowa Komnata – symbol zaginionego skarbu Z4. JAKIE TAJEMNICE KRYJĄ SKAŁY? Instrukcja Z4.3.1. Tropiciele kamiennych skarbów Materiały: łopatka, młotek do rozbijania skał, lupa, GPS, skala Mohsa, pudełka (woreczki), kartka białego papieru, długopis. Wykonanie: 1. Pobierz skałę z odkrywki (miejsca wydobycia) lub wkopu. Zwróć uwagę, aby z jednej strony okaz miał powierzchnię niezwietrzałą (możesz rozłupać młotkiem). 2. Skały pobierz do pudełek lub woreczków i zaopatrz w metryczkę. 3. Podczas wycieczki prowadź dokumentację fotograficzną. Grafit i diament są allotropowymi odmianami tego samego pierwiastka – węgla (skrót chemiczny C). Diamenty to rzadko spotykane kryształy, zbudowane z czystego węgla. To najtwardsza naturalna substancja na Ziemi. Kunsztowny szlif przekształca ten minerał w drogocenny brylant, wpływa na sposób, w jaki klejnot odbija światło, dając mu tzw. ogień, który podkreśla jego piękno i zwiększa jego wartość. Karta pracy ucznia Z4.3.2. – Gdziekolwiek nie spojrzysz, skała 1. Wykonaj skalny obraz i dowolny przedmiot z gliny zgodnie z instrukcjami Z4.3.2a. i Z4.3.2b. 2. Zorganizuj wystawę prac. 3. Uzasadnij kilkoma argumentami tezę, że świat skalny jest najlepszym materiałem do tworzenia szeroko rozumianych dzieł sztuki. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. Zadanie: Rozwiąż rebus i wyjaśnij znaczenie hasła _ ___ ____ _ _ __ ___ __ ___ ______ __ Wyjaśnienie hasła: ........................................................................................................................................................................................ 19 Z4. JAKIE TAJEMNICE KRYJĄ SKAŁY? 4. Zdjęcia zamieszczone w tabeli przedstawiają przykładowe sposoby wykorzystania skał i minerałów przez człowieka. Korzystając z podanych niżej informacji, uzupełnij tabelę w taki sposób, aby stanowiła logiczną całość. Sposób wykorzystania: pomnik, bruk drogowy, nagrobek, sagan, zaprawa cementowa, filtry/osadniki, artykuły piśmiennicze, kulinarna, płyty gipsowo-kartonowe, silnik lub generator. Nazwa skały/minerału: granit, kwarc/piasek, pumeks, kalcyt, węgiel kamienny, sól kamienna, grafit. Cecha skały/minerału, z której skorzystano: barwa/estetyka, przeźroczystość, plastyczność, szorstkość, przepuszczalność, łatwopalność, ścieralność. Zdjęcie Sposób wykorzystania Nazwa skały/minerału Cecha skały/minerału, z której skorzystano Twardość Marmur lub granit Szkło Glina Higiena Spójność Piasek Produkcja energii cieplnej Kreda Smak Gips Przewodność elektryczna 20 Z4. JAKIE TAJEMNICE KRYJĄ SKAŁY? 5. Znajdź w swoim najbliższym otoczeniu (w miejscach użyteczności publicznej, np. cmentarz, kościół ) przedmioty wykonane z różnych skał i minerałów. Uzupełnij tabelę. Nazwa przedmiotu Lokalizacja miejsca Rozpoznana skała lub minerał Instrukcja Z4.3.2a. Tropiciele kamiennych skarbów Materiały: pilnik, młotek, dowolne skały i minerały, pojemniczki, płyta pilśniowa twarda, PCV lub sklejka. Wykonanie: 1. 2. 3. 4. Przy użyciu pilnika sproszkuj fragmenty niektórych skał i minerałów, którymi dysponujesz. Pamiętaj, że nie wszystkie skały będziesz mógł łatwo rozkruszyć. Uzyskany w ten sposób proszek umieść w niewielkich pojemniczkach. Używając tego kolorowego budulca, wykonaj na przygotowanej płycie prace plastyczną, wyklejając na niej dowolny wzór/temat. 5. Tworząc swoją mozaikę, możesz używać także większych odłamków, które uzyskasz krusząc niektóre skały młotkiem. Instrukcja Z4.3.2b. Tropiciele kamiennych skarbów Materiały: glina, naczynie z pokrywką, woda. Wykonanie: 1. Do przygotowanego naczynia włóż kawałki gliny i nalej trochę wody. Zamknij pojemnik i pozostaw do następnego dnia. 2. Weź namoczoną glinę i ugniataj ją, aż uzyskasz dostateczną plastyczność. 3. Wykonaj dowolną pracę, np. rzeźbę, naczynie itp. 21 Z4. JAKIE TAJEMNICE KRYJĄ SKAŁY? NOTATKI 22 Z5. WPŁYW JAKOŚCI GLEBY NA ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA Z5. WPŁYW JAKOŚCI GLEBY NA ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA Żywioł: Problem badawczy: Zagadnienia: Ziemia Działalność człowieka wpływa na zmiany w środowisku naturalnym Jak zbadać glebę? Czy w każdej glebie organizmy żywe i rośliny „czują się” dobrze? W jaki sposób dochodzi do zanieczyszczenia gleb? Degradacja gleby jest jednym z najpoważniejszych problemów istniejących na Ziemi. Na coraz gorszą jej jakość wpływa m.in. intensyfikacja upraw, rozwój przemysłu, produkcja coraz większej ilości odpadów i zanieczyszczeń i rozwój terenów miejskich. Konsekwencje jej zanieczyszczenia odczuwalne są nie tylko w środowisku przyrodniczym, ale płaci za nie swoim zdrowiem również człowiek. Pomimo takiego stanu rzadko zastanawiamy się nad tym, czy możemy zrobić coś dla gleby. Z pewnością nie każdy zdaje sobie sprawę z faktu, że wyrzucając do kosza jedną baterię możemy przyczynić się do zanieczyszczenia 1 m3 gruntu. Dlatego warto poszerzać wiedzę o przyczynach i skutkach zanieczyszczenia gleb, aby w przyszłości można było świadomie gospodarować jej zasobami. Z5.1. Właściwości gleby a jej przydatność rolnicza Poznanie właściwości gleby i zachodzących w niej przemian jest niezmiernie ważne dla doboru roślin uprawnych i prowadzenia uprawy. Jakość gleby zależy od wielu czynników, ale przede wszystkim od właściwości skały macierzystej, zawartości i jakości materii organicznej, zdolności do gromadzenia wody oraz wymiany powietrza pomiędzy glebą i atmosferą, która zapewnia tlenowe warunki do życia korzeni roślin. Każdy może stosunkowo prosto stwierdzić, czy gleba jest odpowiednia dla jego roślin. Karta pracy ucznia Z5.1.1. – Badamy właściwości gleby wpływające na jej przydatność rolniczą 1. Wytypuj miejsce do pobrania gleby w najbliższej okolicy. Powinno to być miejsce w miarę płaskie, nie przy skraju drogi czy lasu, i takie, gdzie gleba jest użytkowana (np. trawnik w parku, pole uprawne, ogródki działkowe). 2. Pobierz do woreczka próbkę gleby (ok. 0,5 kg). Pamiętaj, aby próbka była pobrana z głębokości ok. 10–15 cm (poniżej korzeni roślin). 3. Wodoodpornym markerem opisz woreczki foliowe zgodnie ze schematem: Nazwa Miejscowości 1 (nr odkrywki) lub XXX (symbol odkrywki) 0,05-0,10 (głębokość pobrania próby) 23 Z5. WPŁYW JAKOŚCI GLEBY NA ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA 4. Na podstawie prowadzonych obserwacji w terenie i przeprowadzanych ćwiczeń uzupełniaj systematycznie „Arkusz analizy gleby”. Arkusz analizy gleby Nr punktu Data Lokalizacja miejsca poboru Współrzędne geograficzne Sposób zagospodarowania Pokrycie roślinne Głębokość pobrania [m] Wilgotność Kolor gleby Frakcja Udział [%] piaszczysta Zawartość frakcji pylasta ilasta Rodzaj gleby Zawartość próchnicy [%] Opis zawartości próchnicy H2O pH Stabilność gruzełkowa KCl azot [mg/kg gleby] NPK fosfor [mg/kg gleby] potas [mg/kg gleby] 24 5 cm Temperatura [oC] 10 cm 15 cm Z5. WPŁYW JAKOŚCI GLEBY NA ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA Karta pracy ucznia Z5.1.2. – Określamy rodzaj gleby 1. Uzupełnij legendę kolorami tak, aby przedstawiała prawidłowy udział procentowy elementów gleby. substancja mineralna powietrze woda materia organiczna 2. Podstawą określania rodzaju gleby jest podział materiału mineralnego według wielkości ziaren, tzw. frakcji. Wpisz do tabeli 5 głównych frakcji oraz odpowiadającą im wielkość ziaren. Części gleby Frakcja Wielkość ziaren [mm] od do Części szkieletowe Części ziemiste 3. Na rodzaj danej gleby wpływa przede wszystkim udział części ziemistych. Określ udział części ziemistych w glebie zgodnie z instrukcją Z5.1.2. Wyniki zapisz w tabeli. Lp. Czas Wysokość od dna [cm] Symbol 1. 40 sek. A 2. 30 min. B 3. 24 godz. C 4. Zaobserwuj, co pływa po powierzchni wody i napisz, jakiego pochodzenia jest ten materiał. ............................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................ 5. Korzystając z pomiarów grubości poszczególnych warstw mineralnych, oblicz przybliżony procentowy skład mineralny gleby. 25 Z5. WPŁYW JAKOŚCI GLEBY NA ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA Symbol Nazwa cząstki mineralnej C Cała gleba (wszystkie części mineralne) Grubość warstwy [cm] Udział [%] 100 C-B B-A C B A A 6. Na podstawie trójkąta uziarnienia określ rodzaj gleby. I wpisać rodzaj gleby ................................................................................................................................................. Instrukcja Z5.1.2. – Określamy wielkości ziaren w glebie Materiały: słoik z zakrętką–250-500 cm3, linijka, stoper, woda, próbka gleby. Wykonanie: 1. Przygotuj zakręcany słoik. 2. Pobraną wcześniej próbkę gleby umieść w słoiku i zalej wodą. Zachowaj proporcje: na 1 część gleby użyj 3 części wody (wody w słoiku powinno być ok. ⅔). 3. Podczas wlewania wody obserwuj, co dzieje się z glebą. 4. Zakręć słoik i dobrze wstrząśnij – ok. 2-5 min, do momentu, aż wszystkie elementy wymieszają się dobrze z wodą. 5. Postaw słój na stole i włącz stoper. 6. W podanych odstępach czasu (po 40 sek., po 30 min. i po 24 godz.) zmierz linijką wysokości materiału, który opadł na dno słoika. 7. Wyniki wpisz do tabeli w karcie pracy. 26 Z5. WPŁYW JAKOŚCI GLEBY NA ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA Karta pracy ucznia Z5.1.3. – Określamy barwę gleby i zawartość próchnicy 1. Określ barwę gleby zgodnie z instrukcją Z5.1.3a. barwa gleby – ...................................................................................................................................................... 2. Korzystając z Internetu i materiałów źródłowych, napisz, o czym decyduje i jaką rolę pełni próchnica w glebie? ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 3. Określ zawartość próchnicy w glebie zgodnie z instrukcją Z5.1.3b. zawartość próchnicy w % – ................................................................................................................................. 4. W zależności od zawartości procentowej próchnicy wyróżnia się gleby: Zawartość próchnicy % 0–0,2 0,2–1 1–2 2–4 4–8 8–15 15–30 >30 Opis bardzo uboga w próchnicę uboga w próchnicę zawierająca próchnicę próchniczna bogata w próchnicę bardzo bogata w próchnicę przytorfowa torf Opis zawartości próchnicy w glebie: ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. Instrukcja Z5.1.3a. – Określamy barwę gleby Materiały: woda, próbka gleby. Wykonanie: 1. Weź do ręki grudkę gleby. Jeśli jest sucha, zwilż ją nieco wodą. 2. Przełam grudkę i oceń jej barwę, wybierając ją z poniższej listy. Najlepiej jest badać próbkę w świetle słonecznym. Czasami próbka może mieć więcej niż jeden kolor. Jeżeli jest taka sytuacja, to określ co najwyżej dwa kolory. Zaznacz kolor dominujący (główny) oraz kolor drugorzędny. Barwy gleby: popielata, szara, czarna, jasnożółta, ciemnożółta, brunatna, rdzawa, niebieska, szaroniebieska. Tworzenie nazwy opisującej glebę/grunt: 1. Kolor dominujący określa się na końcu, np. szaroniebieski (=dominuje kolor niebieski), 2. Odcień (kolor drugorzędny) podaje się na początku, np. żółtoszary (=szary o odcieniu żółtym), 3. Natężenie koloru określa się jako jasne lub ciemne i podaje na początku, np. ciemnoszary, jasnożółty, 4. Pełna nazwa gleby/gruntu, np. jasnożółty, niebieskoszary (=szary o odcieniu niebieskim), ciemnożółtobrunatny (= brunatny o odcieniu ciemnożółtym). 27 Z5. WPŁYW JAKOŚCI GLEBY NA ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA Instrukcja Z5.1.3b. – Określamy zawartość próchnicy w glebie Materiały: kartka białego papieru, łyżka gleby, woda. Wykonanie: 1. Próbkę gleby połóż na kartce białego papieru i lekko nawilż ją wodą. 2. Określ udział koloru szarego w barwie gleby według poniższej tabeli. 3. Odczytaj zawartość próchnicy w zależności od typu badanej gleby. Kolor Zawartość próchnicy [%] gleba piaszczysta Biały gleba gliniasta < 0,2 Jasnoszary < 0,2 0,2–1 Szary 0,2–1 1–2 Ciemnoszary 1–2 2–4 Szaroczarny 2–4 4–8 4–8 8–15 Czarny źródło: Mayer J. (2000) Proces erozji gleb w Polsce obejmuje ok. 4 mln ha. Woda zmywa corocznie ok. 50 mln ton urodzajnej gleby, co odpowiada areałowi 1,5 tys. ha o miąższości 20 cm. W ostatnich latach średnie roczne straty gleb rolnych wynosiły ok. 60 tys. ha. Tak duża strata gleb połączona z ich degradacją może doprowadzić, bez podjęcia środków zaradczych, do tego, że za 250–300 lat całkowicie ulegnie likwidacji produkcja rolna w naszym kraju. Skutki przesuszenia gleby Karta pracy ucznia Z5.1.4. – Badamy wilgotność gleby 1. Oceń wilgotność próbki gleby zgodnie z instrukcją Z5.1.4a. Wilgotność zbadaj w terenie lub zaraz po przewiezieniu próbki do pracowni. wilgotność gleby – ................................................................. 2. Wyjaśnij pojęcie „wilgotność optymalna gleby”. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 3. Zbadaj stabilność gruzełkową gleby zgodnie z instrukcją Z5.1.4b. i oceń jej wpływ na wilgotność optymalną gleby. stabilność gruzełkowa – ......................................................... ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 28 Z5. WPŁYW JAKOŚCI GLEBY NA ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA Instrukcja Z5.1.4a. – Badamy wilgotność gleby Materiały: woda, próbka gleby. Wykonanie: 1. Weź w rękę odrobinę gleby i sprawdź jej zachowanie przy zgniataniu, formowaniu, nawilżaniu i rozcieraniu, zgodnie z tabelą. Zgniatanie próbki Formowanie (w kształt kulki) Nawilżanie próbki Rozcieranie (w ciepłej dłoni) Wilgoć sypka niespoista silnie ciemnieje nie jaśnieje przesuszona sypka niespoista zauważalnie ciemnieje prawie nie jaśnieje sucha sypka plastyczna (poza piaskiem) nie ciemnieje wyraźnie jaśnieje świeża kleista odrobina wolnej wody wzgl. lekki połysk nie ciemnieje wyraźnie jaśnieje wilgotna wolna woda rozpływa się, wzgl. ocieka woda nie ciemnieje wyraźnie jaśnieje mokra wolna woda rozpada się nie ciemnieje wyraźnie jaśnieje bardzo mokra źródło: Mayer J. (2000) Instrukcja Z5.1.4b. – Oceniamy stabilność gruzełkową gleby / pulchność Materiały: woda, szalka Petriego, gleba o niezmienionej strukturze (w naturalnej postaci, nierozdrobniona), stoper. Wykonanie: 1. Na szalce Petriego ułóż 20 gruzełków o wielkości 2 do 5 mm i ostrożnie zalej je wodą do ⅔ wysokości. 2. Następnie ostrożnie obracaj szalkę wkoło przez 30 sekund, podobnie jak podczas rozpuszczania osadów w filiżankach lub słoikach. 3. Na podstawie tabeli określ stabilność gruzełkową Stan agregatów po teście Brak rozpadu lub tylko na duże kawałki Przeważają duże kawałki Mniej więcej tyle samo małych i dużych kawałków Stabilność gruzełkowa bardzo duża (100%) duża (80%) średnia (50%) Tylko małe kawałki i zmętnienie niska (15%) Pełny rozpad i silne zmętnienie bardzo niska (10%) źródło: Mayer J. (2000) Są ludzie, którzy jedzą ziemię. Okazuje się, że wcześniej był to proceder dość powszechny, a dzisiaj tę dietę praktykują już tylko najbiedniejsi. Jedzenie ziemi określa się mianem geofagii. Zachowanie może być korzystne dla zdrowia. Z badań wynika bowiem, że geofagia chroni żołądek człowieka przed toksynami, pasożytami i patogenami. Często przyczyną sięgnięcia przez człowieka po taką dietę są braki pewnych minerałów w organizmie. 29 Z5. WPŁYW JAKOŚCI GLEBY NA ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA Torf to skała osadowa powstała w wyniku niepełnego rozkładu szczątków roślinnych, zachodzącego w warunkach długotrwałego lub stałego zabagnienia wierzchniej warstwy gleby. Torf składa się z nierozłożonych szczątków roślin oraz bezstrukturalnej (amorficznej) masy humusu. Przez wieki torf wydobywany z torfowisk był używany jako opał. Obecnie znajduje zastosowanie w medycynie (kąpiele borowinowe, preparaty torfowe) oraz w rolnictwie i ogrodnictwie (produkcja nawozów torfowych, ziemi ogrodniczej i doniczek jednorazowych do sadzonek). Wydobycie torfu Karta pracy ucznia Z5.1.5. – Oceniamy wpływ pH gleby na jej przydatność rolniczą 1. Wymień właściwości gleby, na które wpływa jej odczyn. ............................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................ 2. Zbadaj odczyn gleby, zgodnie z instrukcją Z5.1.5a. Wyniki zapisz poniżej Pomiar Odczyn [pH] Klasa odczynu W wodzie destylowanej W roztworze chlorku potasu 3. Wyszukaj informacje dotyczące klasy odczynu gleb w zależności od wartości pH (pH w H²O i KCl) i odnotuj w tabeli. 4. Wpisz do tabeli nazwy roślin wskaźnikowych o wąskim zakresie tolerancji na odczyn gleby. Gleby kwaśne Gleby zasadowe 1. 1. 2. 2. 3. 3. 4. 4. 5. 5. 5. Jakie są możliwości podniesienia i obniżenia pH gleby? możliwości podniesienia pH gleby: ............................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................ możliwości obniżenia pH gleby: ............................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................ 30 Z5. WPŁYW JAKOŚCI GLEBY NA ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA Instrukcja Z5.1.5a. – Badamy odczyn gleby Materiały: próbka gleby, woda destylowana, sito o średnicy oczek 1 mm (może być kuchenne), 1 M KCl lub 100 mg KCl (sporządzenie 1 M roztworu KCl zawiera instrukcja Z5.1.5b.), pehametr lub papierki wskaźnikowe pH, pojemnik o pojemności ok. 100 cm3, waga. Wykonanie: Oznaczenie odczynu gleby polega na pomiarze pH zawiesiny gleby w wodzie destylowanej (pH w H2O) oraz w roztworze obojętnej soli (pH w KCl). Dla charakterystyki gleb z punktu widzenia gleboznawczego mierzy się pH w zawiesinie wodnej, natomiast dla celów rolniczych oznacza się pH w roztworze chlorku potasu. 1. Zważ 2 próbki suchej gleby (po 20g każda) przesianej przez sito o średnicy oczek 1mm i wsyp do pojemników o pojemności 100cm³. W przypadku próbek organicznych zamiast próbek 20 gramowych przygotuj próbki po 5g, lub odmierz 20cm³ gleby (przy pomocy łyżeczki miarowej). 2. Do pojemników z próbkami gleby dodaj po 50cm³: a) wody destylowanej do jednego pojemnika, b) roztworu 1M KCl do drugiego pojemnika. 3. Sporządzoną zawiesinę mieszaj intensywnie za pomocą bagietki przez 5 minut i pozostaw na 2 godziny (można ją pozostawić do następnego dnia). 4. Dokonaj pomiaru pH przy użyciu papierków wskaźnikowych lub pehametru z elektrodą szklaną roztworu nad zawiesiną. (Przed przystąpieniem do pomiarów pehametr należy wykalibrować zgodnie z instrukcją obsługi przyrządu). Instrukcja Z5.1.5b. – Sporządzamy roztwór 1 M KCl Gotowy roztwór 1 M KCl kup w sklepie z odczynnikami chemicznymi lub przyrządź sam. Materiały: chlorek potasu (ok. 100 g), woda destylowana, kolba miarowa 1 l, waga. Wykonanie: 1. Znajdź informację o masie molowej i oblicz masę molową chlorku potasu. 2. Przygotowany ma być roztwór jednomolowy – odważ 1 mol chlorku potasu i wsyp do zlewki miarowej o pojemności 1 litra. 3. Wlej ok. 0,5 l wody destylowanej i mieszając dokładnie, rozpuść chlorek potasu (roztwór musi być bardzo dokładnie wymieszany do rozpuszczenia wszystkich kryształków). 4. Dopełnij kolbę wodą destylowaną do 1 litra. Instrukcja Z5.1.6. – Badamy temperaturę gleby Materiały: termometr glebowy. Wykonanie: 1. Wybierz płaski, nasłoneczniony teren. Grunt w tym miejscu nie powinien być zbity. Dopuszcza się występowanie traw. 2. Wprowadź termometr na głębokość 5 cm. Odczekaj do ustabilizowania się temperatury i odczytaj ją. 3. Wciśnij termometr na głębokość 10 cm, znów odczekaj na ustabilizowanie się temperatury i odczytaj ją. 4. Powtórz czynność, wprowadzając termometr na głębokość 30 cm. Uwaga! W przypadku zbitej gleby i trudności we wprowadzaniu termometru na żądaną głębokość, konieczne może być wykonanie najpierw otworku płytszego o ok. 5 cm niż głębokość, na której ma być badana temperatura. Do wykonania otworku można wykorzystać zaostrzony pręt lub kijek. Przy wykonywaniu dziennych pomiarów badanie należy powtarzać co 2, 3 godziny w ciągu dwóch kolejnych dni. Spróbuj zdobyć przynajmniej 5 odczytów dziennie. Miejsce każdego pomiaru powinno być oddalone jedno od drugiego o najwyżej 10 cm. 31 Z5. WPŁYW JAKOŚCI GLEBY NA ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA Karta pracy ucznia Z5.1.6. – Jak temperatura gleby wpływa na wzrost roślin? 1. Korzystając z Internetu i innych materiałów źródłowych, napisz, jak temperatura gleby może wpływać na kiełkowanie i wzrost roślin uprawnych. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 2. W miejscu pobrania próbki gleby prowadź przez dwa dni pomiary temperatury gleby na głębokości 5, 10 i 30 cm zgodnie z instrukcją Z5.1.6. 3. Wyniki zapisuj w tabeli. Data Godzina Temperatura gleby [oC] na głębokości [cm] 5 10 30 4. Narysuj wykresy zmian temperatury na poszczególnych głębokościach w czasie. 5. Zapisz wnioski. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 32 Z5. WPŁYW JAKOŚCI GLEBY NA ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA Karta pracy ucznia Z5.1.7. – Badamy zawartość substancji odżywczych w glebie 1. Uzupełnij tabelę według wzoru: Zagadnienie Azot Fosfor Potas Naturalne źródło pochodzenia w glebie Rola w rozwoju roślin Skutki niedoboru 2. W jaki sposób cząsteczki azotu atmosferycznego (N2) są przekształcane w łatwo przyswajalne formy przez korzenie roślin. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 3. Przeprowadź badanie zawartości substancji odżywczych w glebie zgodnie z instrukcją Z5.1.7. Wyniki zapisz w tabeli. Charakterystyka Azot* [mg NO3/kg] Fosfor [mg P/kg] Potas [mg K/kg] Zawartość Względny poziom zawartości * na podstawie koncentracji azotanów V. 4. Na podstawie tabeli ustal względny poziom zawartości składników odżywczych w glebie. Względny poziom zawartości Niski Średni Wysoki Bardzo wysoki Azot* [mg NO3/kg] 0–40 40–75 75–150 >150 Fosfor [mg P/kg] 0–5 5–10 10–25 >25 Potas [mg K/kg] 0–50 50–100 100–150 >150 * na podstawie koncentracji azotanów V. Instrukcja Z5.1.7. – Badamy zawartość substancji odżywczych w glebie Materiały: pojemnik 0,25 i 0,5 l, bagietka, próbka gleby, woda destylowana, lejek, filtr do kawy, zestawy do oznaczania azotu, fosforu i potasu. Wykonanie: 1. Odważ 200 g gleby suchej, przesianej przez sito o średnicy oczek 1 mm do pojemników o pojemności 0,5 l. 2. Naważkę gleby zalej 200 cm3 wody destylowanej i intensywnie mieszaj za pomocą bagietki przez 5 minut i pozostaw na 2 godziny (można ją pozostawić do następnego dnia). 3. Delikatnie zlej wodę znad osadu do drugiego pojemnika, a w razie potrzeby przefiltruj przez filtr do kawy (zamocowany w lejku). Dokonaj pomiaru azotu (azotanów V), fosforu i potasu zgodnie z instrukcją zestawów do badania zawartości tych jonów w wodzie. 33 Z5. WPŁYW JAKOŚCI GLEBY NA ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA Karta pracy ucznia Z5.1.8. – Oceniamy przydatność rolniczą badanej gleby Gleby, zależnie od ich właściwości, możemy podzielić na lekkie, średnie i ciężkie. 1. Korzystając z wyników przeprowadzonych badań i obserwacji na pobranej próbce gleby oraz poniższej tabeli, rozpoznaj rodzaj gleby, którą badałeś oraz oceń jej przydatność rolniczą. Rodzaj gleby Właściwości gleby Przydatność rolnicza Lekka – piaszczysta łatwo się rozsypuje, nie jest lepka, przez co nie brudzi palców, nawet w stanie wilgotnym nie da się formować, szybko się nagrzewa i szybko traci ciepło cechuje ją duża przewiewność i przepuszczalność, mała pojemność wodna, szybko przesycha, a składniki pokarmowe są z niej łatwo wymywane, niska wartość użytkowa, jej właściwości można poprawić dodając materii organicznej Średnia – piaszczysto-gliniasta przy rozcieraniu wyczujesz obecność piasku, lekko pobrudzi palce, w stanie wilgotnym pozwoli się formować w grube wałki, łatwo ulegające przerwaniu dobra zdolność magazynowania wody, umiarkowana przepuszczalność, średnio przewiewna, dobrze się nagrzewa, pod względem użytkowym ma największą przydatność po roztarciu silnie zabrudzi palce, w stanie wilgotnym jest lepka, można ją formować w dowolne kształty jest zasobna w składniki pokarmowe i ma dużą pojemność wodną, niestety, jest mało przewiewna, nieprzepuszczalna i ciężka w uprawie – wartość użytkowa mała, gleba wymaga rozluźnienia Ciężka – gliniasta rodzaj gleby – ..................................................................................................................................................... przydatność rolnicza – ........................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................ 2. Wyjaśnij znaczenie pojęć: żyzność gleby – ................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................ urodzajność gleby – ........................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................ 3. Zaproponuj zabiegi agrotechniczne, którym można by poddać badaną glebę w celu poprawy jej urodzajności. ............................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................ 34 Z5. WPŁYW JAKOŚCI GLEBY NA ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA Z5.2. Zanieczyszczenia gleb w moim województwie Gleba jest narażona na oddziaływanie różnorodnych zanieczyszczeń. Mogą mieć one charakter biologiczny, fizyczny lub chemiczny. Do najbardziej rozpowszechnionych zanieczyszczeń gleb możemy zaliczyć: pestycydy, detergenty, metale ciężkie i sole. Zanieczyszczenia obniżają urodzajność gleby, zakłócają przebieg wegetacji roślin, obniżają walory szaty roślinnej, mogą powodować także korozję fundamentów budynków i konstrukcji inżynierskich. Z tego powodu przed zakupem działki rekreacyjnej czy pod dom warto dowiedzieć się, czy nie jest ona zanieczyszczona. Karta pracy ucznia Z5.2.1. – Rodzaje zanieczyszczeń gleby 1. Korzystając z Internetu i materiałów źródłowych, zbierz informacje na temat rodzajów zanieczyszczenia gleb i uzupełnij tabelę. Rodzaj zanieczyszczenia gleby Krótka charakterystyka Mechaniczne Biologiczne nadmierne zakwaszenie pestycydy Chemiczne zasolenie metale ciężkie związki ropopochodne 2. Zanieczyszczenia gleby mogą pochodzić z różnych źródeł. Wpisz do tabeli przykłady emitowanych przez nie zanieczyszczeń, które mogą dostawać się do gleby. Źródło zanieczyszczenia gleby Przemysł i energetyka Górnictwo Rolnictwo Transport Gospodarka komunalna 35 Rodzaje zanieczyszczeń Z5. WPŁYW JAKOŚCI GLEBY NA ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA 97% powierzchni użytków rolnych w Polsce charakteryzuje się naturalną lub nieco podwyższoną zawartością metali ciężkich. Podstawowym warunkiem ograniczenia pobierania metali przez rośliny uprawne jest zapewnienie optymalnych warunków wzrostu poprzez utrzymanie gleb w wysokiej kulturze. Najważniejsze jest utrzymanie stabilnego odczynu (pH 6,5–7) poprzez regularne wapnowanie. Równie ważne jest regularne nawożenie organiczne (obornik, kompost, nawozy zielone). Próchnica silnie wiąże metale ciężkie w formach niedostępnych dla roślin i jednocześnie poprawia warunki powietrzno-wodne w strefie korzeniowej. Rośliny optymalnie zaopatrzone w składniki pokarmowe gromadzą mniej szkodliwych pierwiastków, stąd dawki nawozów mineralnych należy ustalać według wymagań poszczególnych gatunków, na podstawie wyników analizy gleby. Karta pracy ucznia Z5.2.2. – Badamy zanieczyszczenia gleby 1. Na podstawie mapy topograficznej wytypuj 10 punktów w najbliższej okolicy, w których pobierzesz do badań próbki glebowe. 2. Pobierz do woreczków foliowych próbki gleby (z głębokości 0–10 cm), oznacz je. Dla każdej z nich wypełnij kartę punktu pomiarowego. Zaznacz punkty na mapie. Karta punktu pomiarowego 1. Nr punktu 2. Data i godzina poboru próbki 3. Lokalizacja 4. Współrzędne geograficzne 5. Sposób zagospodarowania, pokrycie terenu 6. Próbkę pobrał Przeprowadź oznaczenia obecności ołowiu, substancji ropopochodnych i miedzi oraz badanie zasolenia gleby, zgodnie z instrukcjami Z5.2.2a. – Z5.2.2d. 3. W razie możliwości możesz oznaczyć inne składniki zanieczyszczające glebę zgodnie z metodyką zestawów do oznaczania. 4. Na podstawie przeprowadzonych badań uzupełnij tabelę. Nr punktu 1. 2. 3. 4. 5. 6. 36 Współrzędne geograficzne Obecność ołowiu (jest/nie ma) Obecność substancji ropopochodnych (jest/nie ma) Zanieczyszczenie miedzią (jest/nie ma) Klasa zasolenia Z5. WPŁYW JAKOŚCI GLEBY NA ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA 7. 8. 9. 10. 5. Oceń stopień zanieczyszczenia gleby w najbliższej okolicy. Przygotuj raport. 6. Korzystając z raportów Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska w Twoim województwie, zbierz dane dotyczące badania i oceny jakości gleb. Oceń stan czystości gleb w Twoim województwie. 7. Na podstawie własnoręcznie przygotowanego raportu oraz danych z WIOŚ przygotuj prezentację „Jakość gleb w moim województwie”. Zadanie: Przeczytaj wierszyk o ulewie. Pogrubione sylaby utworzą hasło. Pod wierszykiem znajduje się instrukcja odczytania hasła. Litera oznacza początek wyrazu, a liczba jego długość. Ballada o ulewie Deszcze są duże, deszcze są małe, jedne odważne, drugie nieśmiałe. A największym z nich może być ulewa, która strugami wody ulice zalewa. I nagle z nieba dochodzi dźwięk, to słychać ulewy smutny, szklany jęk. Fruwające w powietrzu przezroczyste, wodne kropki, wyglądają jak duże, szare maskotki. Miliony wilgotnych latających muszek, spadają na ziemię, jak w wielki fartuszek. Odziane złotem srebrnoszare smugi, zmieniają się w dole w różnorodne strugi. Lecz powoli ustaje ta wielka kapanina, i stopniowo Słonce świecić nam zaczyna. N – 3 Z – 14 G – 5 ................................................................................................................................................................................... ! Na jednym hektarze trzydziestocentymetrowej, wierzchniej warstwy gleby występuje przeciętnie 25 ton organizmów: z tego 10 ton bakterii i promieniowców, 10 ton grzybów, 4 tony dżdżownic i 1 tona innych organizmów (skoczogonki, równonogi, pająki, chrząszcze, ślimaki, gryzonie). Od działalności mikroorganizmów w glebie zależy jej urodzajność 37 Z5. WPŁYW JAKOŚCI GLEBY NA ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA Instrukcja Z5.2.2a – Wykrywanie obecności ołowiu w glebie Materiały: 10 g gleby (pozbawionej większych okruchów), zlewka stożkowa 250-300 cm3 – 2 szt. lejek, filtr (bibuła filtracyjna lub filtr do kawy), probówka, kwas octowy (roztwór 10%), siarczek sodu (roztwór 5%), woda destylowana, waga, menzurka, bagietka szklana lub plastikowa. Wykonanie: 1. Do kolby stożkowej wsyp gleby i zalej 150 cm3 wody destylowanej. Dodaj 2 cm3 10% roztworu kwasu octowego i mieszaj bagietką przez 5 min. 2. Do drugiej kolby włóż lejek i umieść w nim filtr. Przez filtr przesącz trochę roztworu. 3. Do probówki przelej 5 cm3 przesączu i dodaj 2 krople roztworu siarczku sodu. 4. Obserwuj intensywność tworzenia się brunatnoczarnego osadu siarczku ołowiu. Instrukcja Z5.2.2b. – Wykrywanie obecności substancji ropopochodnych w glebie Materiały: paski do badania obecności substancji ropopochodnych w glebie, woda destylowana. Wykonanie: 1. Przyciśnij pasek mocno i dokładnie do powierzchni gleby w badanym punkcie. 2. Spłucz pasek wodą destylowaną. 3. Obserwuj zmianę barwy paska. W przypadku obecności substancji ropopochodnych pasek zmienia barwę na ciemnoniebieską. W przypadku substancji lotnych wynik powinien być odczytany natychmiast, ponieważ barwa szybko zanika. Zachowanie się pasków w zależności od zawartości substancji ropopochodnych Reakcja koloru ledwie widoczna [mg/l wody] Reakcja koloru wyraźnie widoczna [mg/l wody] Eter naftowy (bp. 40-80°C) 250 400 Benzyna (super) 10 25 Olej opałowy EL 5 10 Olej smarowy 1 5 Substancja Instrukcja Z5.2.2c. – Oznaczanie zawartości miedzi w glebie Materiały: 50 g gleby, miseczka, woda destylowana, sitko w wymiarach oczek 1 x 1 mm, zestaw do oznaczania miedzi. Wykonanie: 1. Pobraną glebę wsyp do miseczki i pozostaw ją do wyschnięcia. 2. Po wyschnięciu przesiej glebę przez sitko o wymiarach oczek 1x1 mm 3. Z przesiewu weź 50-gramową próbkę gleby i wymieszaj ją mocno z 50 cm3 wody destylowanej. Roztwór należy przefiltrować przez filtr. 4. Dokonaj pomiaru zawartości miedzi zgodnie z instrukcją zestawu do badania zawartości tego jonu w wodzie. 5. Przyjmij, że gleba jest zanieczyszczona miedzią, jeżeli jej stężenie przekracza 150 mg/kg gleby. Ponieważ do sporządzenia wyciągu wodnego użyłeś tej samej masy wody i gleby, to stężenie w wodzie wyrażone w mg/dm3 jest równoważne stężeniu w mg/kg suchej gleby. 38 Z5. WPŁYW JAKOŚCI GLEBY NA ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA Instrukcja Z5.2.2d. – Badanie zasolenia gleby Materiały: 100 g gleby, konduktometr, sitko 1 x 1 mm, waga, pojemniki 250 cm3. Wykonanie: 1. 2. 3. 4. 5. Przesiej glebę przez sitko o wymiarach 1 x 1 mm (możesz użyć sitka kuchennego). Z przesianej gleby odważ 100-gramową próbkę gleby, wsyp ją do pojemnika i zalej 100 cm3 wody destylowanej. Zamknij pojemnik i dokładnie wymieszaj, wstrząsając przez kilka minut. Odstaw pojemnik do czasu, aż cząsteczki gleby opadną na dno (można pozostawić do następnego dnia). Zanurz czujnik konduktometru w roztworze nad osadem i odczytaj wartość przewodnictwa elektrycznego właściwego roztworu. 6. Na podstawie tabeli odczytaj klasę zasolenia gleby. Przewodnictwo elektryczne [mS/cm] Klasa zasolenia Wpływ na rośliny 0–0,98 brak zasolenia brak wpływu lub efekt znikomy 0,98–1,71 bardzo lekkie zasolenie ograniczone plonowanie roślin wrażliwych na zasolenie wody 1,71–3,16 lekkie zasolenie plonowanie większości roślin ograniczone 3,16–6.07 średnie zasolenie możliwa uprawa tylko roślin odpornych na zasolenie >6,07 silne zasolenie możliwa uprawa tylko roślin bardzo odpornych na zasolenie za: Soil Quality Test Kit Guide. (1999) W latach 70. XX w. podczas konferencji w Sztokholmie lekarze i specjaliści zdecydowali, iż najlepszym wskaźnikiem obrazującym stopień zanieczyszczenia środowiska naturalnego, w tym gleby, jest żywność. Podjęto wówczas decyzję o stałym badaniu żywności, czyli o monitoringu, co pozwoliło na ocenę jej jakości. W Polsce tego typu badania prowadzi Państwowy Zakład Higieny oraz Wojewódzkie Stacje Sanitarno-Epidemiologiczne. Jednym z gwarantów zdrowej żywności są produkty pochodzące z gospodarstw ekologicznych. Wśród krajów, które mają najbardziej rozwinięte rolnictwo ekologiczne, znajdują się: Australia, Argentyna, Chiny, USA, Włochy, Hiszpania. Natomiast w czołówce krajów z największym procentowym udziałem rolnictwa ekologicznego znalazły się: Lichtenstein, Austria, Szwecja, Włochy, Estonia. Na podstawie danych z lat 2004–2005 Polska zajęła piąte miejsce wśród krajów z największym przyrostem powierzchni gospodarstw ekologicznych. 39 Z5. WPŁYW JAKOŚCI GLEBY NA ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA Z5.3. Oceniamy wpływ zanieczyszczenia gleby na środowisko i człowieka Zanieczyszczenia gleby wpływają negatywnie na całe środowisko przyrodnicze. Ocenia się, że obecnie 40% zgonów na świecie jest spowodowane przez zanieczyszczenie wody, powietrza i gleby. Degradacja środowiska naturalnego w połączeniu ze wzrostem populacji na świecie jest też główną przyczyną szybkiego wzrostu zachorowań u ludzi i niedożywienia. Zagrożenie to dotyczy ok. 3,7 mld ludzi na świecie. Jakość środowiska w tym gleby w okolicach slumsów pozostawia wiele do życzenia Karta pracy ucznia Z5.3.1. – Wpływ skażenia gleby benzyną na rośliny 1. Korzystając z Internetu i materiałów źródłowych, napisz, jak zanieczyszczenia ropopochodne znajdujące się w glebie mogą oddziaływać na rośliny. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 2. Wykonaj eksperyment zgodnie z instrukcją Z5.3.1. 3. Wyniki obserwacji zapisuj w tabeli. Data obserwacji 40 Szalka I liczba wygląd Szalka II liczba wygląd Szalka III liczba wygląd Szalka IV liczba wygląd Z5. WPŁYW JAKOŚCI GLEBY NA ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA 4. Wykonaj wykresy przedstawiające liczbę wykiełkowanych roślin w czasie na poszczególnych szalkach. Porównaj wyniki. 5. Sformułuj wnioski przedstawiające wpływ zanieczyszczenia gleby benzyną na kiełkowanie roślin. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. Instrukcja Z5.3.1. – Oddziaływanie skażenia gleby benzyną na kiełkowanie roślin Materiały: gleba ogrodowa, benzyna, nasiona rzeżuchy, 4 szalki Petriego, lignina, pojemniki o poj 150–250 cm3, menzurka 100 cm3. Wykonanie: 1. Na szalki Petriego rozłóż ligninę. 2. Przygotuj rozcieńczenia benzyny z wodą wodociągową. Do pojemnika wlej 90 cm3 wody wodociągowej i dodaj 10 cm3 benzyny (roztwór 1). Z tak przegotowanego roztworu weź 10 cm3, wlej do drugiego pojemnika i dolej 90 cm3 wody (roztwór 2). Następnie weź 10 cm3 roztworu 2, przelej do następnego pojemnika i dolej 90 cm3 wody (roztwór 3). 3. Wlej do poszczególnych szalek po 50 cm3 przygotowanych roztworów, a do czwartej szalki wodę wodociągową, oznacz szalki. 4. W każdej szalce wysiej po 20 nasion rzeżuchy, lekko je przyciskając. 5. Zamknij szalki i przetrzymuj je w ciepłym i jasnym miejscu. 6. Obserwuj przez ok. tydzień proces kiełkowania, zliczając kiełkujące rośliny oraz obserwując ich wygląd. Instrukcja Z5.3.2. –Badanie wpływu benzyny na przebieg rozkładu celulozy w glebie Materiały: gleba z kompostownika, benzyna, 4 szalki Petriego, pipeta 5 cm3, bibuła filtracyjna, waga, woda wodociągowa. Wykonanie: 1. W szalkach Petriego umieść po 50 g gleby. 2. Do pierwszej próbki dodaj za pomocą pipety 0,5 cm3 benzyny, do drugiej 1,5 cm3, a do trzeciej 2,5 cm3. Czwartą próbkę jako kontrolną zwilż 1,5 cm3 czystej wody (wodociągowej). Oznacz szalki. 3. Każdą próbę przykryj krążkiem bibuły filtracyjnej, przyciskając ją dobrze do gleby. 4. Zamknij szalki i trzymaj je w ciepłym pomieszczeniu przez ok. dwa tygodnie. W tym czasie obserwuj różnice w rozkładzie bibuły filtracyjnej. 41 Z5. WPŁYW JAKOŚCI GLEBY NA ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA Karta pracy ucznia Z5.3.2. – Wpływ skażenia gleby benzyną na środowisko przyrodnicze 1. Korzystając z Internetu i materiałów źródłowych, napisz, jak zanieczyszczenia ropopochodne wpływają na strukturę gleby i zachodzące w niej procesy. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 2. Wykonaj eksperyment zgodnie z instrukcją Z5.3.2. 3. Wyniki obserwacji zapisuj co drugi dzień w tabeli: Wygląd bibuły filtracyjnej Data obserwacji szalka I szalka II szalka III szalka IV 4. Zapisz wnioski wynikające z przeprowadzonego eksperymentu. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. Amerykański Instytut Blacksmith opublikował w 2007 roku listę 10 najbardziej zanieczyszczonych miejsc na świecie. Alfabetycznie ze względu na kraj są to: 42 Miejscowość Kraj Typ zanieczyszczenia Źródło skażenia Liczba zagrożonych ludzi Sumgayit Azerbejdżan powietrze, gleba związki organiczne i miedź z kompleksu petrochemicznego i przemysłowego 275 000 Linfen Chiny powietrze, gleba pyły i odpady przemysłowe 3 000 000 Tianying Chiny powietrze, gleba, metale ciężkie i pyły – przemysł 140 000 Sukinda Indie gleba, woda chrom sześciowartościowy, kopalnie chromu 2 600 000 Vapi Indie La Oroya Peru powietrze, gleba huta i kopalnia miedzi oraz cynku 35 000 Dzierżyńsk Rosja woda, gleba była fabryka broni chemicznej 300 000 Norylsk Rosja powietrze, gleba, woda huta metali nieżelaznych 134 000 Czarnobyl Ukraina gleba, woda promieniowanie 5 500 000 Kabwe Zambia gleba kopalnie miedzi i aluminium 255 000 usunięte z listy ze względu na znaczną poprawę Z5. WPŁYW JAKOŚCI GLEBY NA ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA Karta pracy ucznia Z5.3.3. – Wpływ skażenia gleby metalami ciężkimi na rośliny 1. Korzystając z Internetu i materiałów źródłowych, napisz, jak metale ciężkie znajdujące się w glebie mogą wpływać na rośliny. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 2. Przeprowadź eksperyment zgodnie z instrukcją Z5.3.3a. 3. Wyniki obserwacji zapisuj w tabeli. Data obserwacji 4. Szalka I liczba wygląd Szalka II liczba wygląd Szalka III liczba wygląd Szalka IV liczba wygląd Wykonaj wykresy przedstawiające liczbę wykiełkowanych roślin w czasie na poszczególnych szalkach. Porównaj wyniki. 5. Sformułuj wnioski przedstawiające wpływ zanieczyszczenia gleby ołowiem na kiełkowanie roślin. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 43 Z5. WPŁYW JAKOŚCI GLEBY NA ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA Instrukcja Z5.3.3a. – Wpływ skażenia gleby ołowiem na przebieg procesu kiełkowania Materiały: Wykonanie: gleba ogrodowa, chlorek ołowiu lub azotan ołowiu, nasiona rzeżuchy, 4 szalki Petriego, lignina, butelka miarowa 1 l, woda wodociągowa. 1. Na szalki Petriego rozłóż ligninę. 2. Zalej szalki odpowiednio 50 cm3 wody wodociągowej, 0,1%, 0,5% i 2% roztworem ołowiu (roztwór ołowiu przygotuj zgodnie z instrukcją Z5.3.3b.). 3. W każdej szalce wysiej po 20 nasion rzeżuchy, lekko je przyciskając. 4. Zamknij szalki i przetrzymuj je w ciepłym i jasnym miejscu. 5. Obserwuj przez ok. tydzień proces kiełkowania, zliczając kiełkujące rośliny oraz obserwując ich wygląd. Instrukcja Z5.3.3b. – Sporządzenie roztworu chlorku ołowiu (azotanu ołowiu) Materiały: Wykonanie: chlorek ołowiu (azotan ołowiu) – ok. 1,5 g, woda destylowana, kolba miarowa 1 l, waga, menzurka. 1. Znajdź informację o masie molowej i oblicz masę molową chlorku ołowiu (azotanu ołowiu). 2. Ponieważ należy przygotować roztwór 2%, więc określ na podstawie masy molowej, jaką masę chlorku ołowiu (azotanu ołowiu) musisz wziąć, aby znajdowało się w nim 2 g ołowiu. 3. Wsyp tak określoną ilość chlorku ołowiu (azotanu ołowiu) do kolby miarowej o pojemności 1 litra. 4. Wlej ok. 0,5 l wody destylowanej i mieszając dokładnie, rozpuść chlorek ołowiu (azotan ołowiu); roztwór musi być bardzo dokładnie wymieszany do rozpuszczenia wszystkich kryształków. 5. Dopełnij kolbę wodą destylowaną do 1 litra. 6. Na bazie tego roztworu przygotuj roztwory 0,5% i 0,1%. Uwaga, sole ołowiu są szkodliwe dla zdrowia. Rozwiąż krzyżówkę i wyjaśnij znaczenie hasła: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 1. 2. 3. 4. 5. 6. Gleba, która tworzy się na podłożu skał wapiennych Jeden ze składników gleby Przedstawiciel glebowych mikroorganizmów Odkładanie się zanieczyszczeń w glebie i w organizmach żywych Dział gospodarki – źródło zanieczyszczenia gleby Jeden z metali ciężkich zanieczyszczających glebę 7. 8. 9. 10. 11. Określa zawartość kwasów i związków zasadowych w glebie Cześć szkieletowa gleby Urodzajna gleba, tworząca się w dolinach rzecznych Inaczej związki organiczne w glebie Proces rozmywania lub rozwiewania powierzchniowej warstwy gleby 12. Część ziemista gleby Znaczenie hasła: ..................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................................................ 44 Z5. WPŁYW JAKOŚCI GLEBY NA ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA Karta pracy ucznia Z5.3.4. – Wpływ zasolenia gleby na rośliny 1. Korzystając z Internetu i materiałów źródłowych, napisz, jak zasolenie gleby może wpływać na rośliny. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 2. Wykonaj eksperyment zgodnie z instrukcją Z5.3.4. 3. Wyniki obserwacji zapisuj w tabeli. Menzurka I Data obserwacji stan pędu poziom roztworu w cm Menzurka II stan pędu poziom roztworu w cm Menzurka III stan pędu poziom roztworu w cm Menzurka IV stan pędu poziom roztworu w cm 4. Wykonaj wykresy przedstawiające zmiany poziomu roztworów w czasie w poszczególnych menzurkach. Porównaj wyniki. 5. Sformułuj wnioski przedstawiające wpływ zasolenia gleby na kiełkowanie roślin. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 45 Z5. WPŁYW JAKOŚCI GLEBY NA ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA Instrukcja Z5.3.4. –Wpływ zasolenia gleby na pobieranie wody przez krzewy liściaste Materiały: 4 młode niezdrewniałe pędy krzewu liściastego, 4 menzurki 100 cm3, woda destylowana, woda wodociągowa chlorek sodu, olej jadalny, marker. Wykonanie: 1. Do pierwszej menzurki wlej 75 cm3 wody wodociągowej. Do pozostałych wlej taką samą ilość 1%, 5% i 10% roztworu chlorku sodu (możesz go przygotować, wzorując się na instrukcji 13b). Oznacz menzurki. 2. Umieść w nich po jednym pędzie krzewu liściastego (pędy powinny mieć taką samą długość i podobną liczbę liści). 3. Do menzurek wlej olej jadalny, aby na powierzchni roztworów utworzyła się warstwa o grubości ok. 5 mm, która będzie zapobiegać parowaniu wody. 4. Zaznacz (zanotuj) wysokość wody w każdej menzurce. 5. Przez tydzień obserwuj poziom wody w menzurkach i wygląd roślin. Karta pracy ucznia Z5.3.5. – Wpływ zanieczyszczeń gleby na człowieka 1. Korzystając z Internetu i materiałów źródłowych, wybierz 5 zanieczyszczeń gleby i opisz ich wpływ na zdrowie i działalność gospodarczą człowieka. Zanieczyszczenie gleby Oddziaływanie na człowieka 2. Opisz 3 przykłady chorób, które mogą być wywołane zanieczyszczeniami znajdującymi się w glebie. Nazwa choroby Charakterystyka 3. Zaproponuj 5 działań, które mogą się przyczynić do zmniejszenia zanieczyszczeń znajdujących się w glebie. a) ....................................................................................................................................................................... b) ....................................................................................................................................................................... c) ....................................................................................................................................................................... d) ....................................................................................................................................................................... e) ....................................................................................................................................................................... 46 Z5. WPŁYW JAKOŚCI GLEBY NA ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA NOTATKI 47 Z5. WPŁYW JAKOŚCI GLEBY NA ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA NOTATKI 48 Z6. CZY ZAGRAŻAJĄ NAM ROŚLINY INWAZYJNE? Z6. CZY ZAGRAŻAJĄ NAM ROŚLINY INWAZYJNE? Żywioł: Problem badawczy: Zagadnienia: Ziemia Cywilizacja i natura wpływają na funkcjonowanie w środowisku Czy rośliny inwazyjne są niebezpieczne? Jakie są zagrożenia płynące z rozprzestrzeniania się roślin inwazyjnych? Czy zagrażają nam rośliny inwazyjne? Odkąd człowiek zaczął podróżować, wędrowały z nim towarzyszące mu gatunki roślin i zwierząt. Niektóre z nich były przenoszone celowo, a inne zupełnie przypadkiem. Część z nich potrafiła się przystosować do nowych warunków, a nawet wpłynęła na wyparcie gatunków rodzimych. Obcy gatunek, którego rozprzestrzenianie się zagraża różnorodności biologicznej, nosi nazwę gatunku inwazyjnego. W Polsce na ponad 3500 gatunków roślin ok. ⅓ stanowią rośliny obcego pochodzenia. Część z nich to tylko chwilowi goście na naszym obszarze. Zbyt mroźne zimy nie pozwalają im (jeszcze?) przetrwać dłużej niż jeden lub kilka sezonów wegetacyjnych. Gatunki obce, zadomowione na stałe w granicach Polski, to grupa ok. 460 roślin, spośród nich ok. 30 uznaje się za gatunki inwazyjne. Dąb czerwony, pochodzący z Ameryki Północnej, jest chętnie sadzony u nas w ogrodach ze względu na szybki wzrost i ładne przebarwianie liści na jesień Z6.1. Rośliny inwazyjne – zieloni najeźdźcy Nasilenie procesu „wędrówki” roślin nastąpiło w XVIII i XIX wieku. Zwiększona degradacja naturalnych ekosystemów wywołana gwałtownym rozwojem cywilizacji umożliwiała coraz liczniejszym przybyszom dalsze rozprzestrzenianie się. Ludzie, również celowo, sprowadzali coraz więcej gatunków z odległych krain – jako rośliny ozdobne oraz o znaczeniu użytkowym. Tulipany – kwiaty kojarzone u nas z wiosną, wprawdzie nie są rośliną inwazyjną, jednak przybyły do nas z Europy Południowej (RT) Karta pracy ucznia Z6.1.1. – Rośliny inwazyjne w Polsce 1. Do poniższych wyrazów związanych tematycznie z roślinami inwazyjnymi wkradły się błędy drukarskie i nazwy zostały pozbawione samogłosek. Odgadnij ukryte nazwy. a. N T R P F N T R D K Z W L C G T N T C T N L C T b. C J c. Z N d. K H T N C Z N N C Z N e. G L 49 K H T Z6. CZY ZAGRAŻAJĄ NAM ROŚLINY INWAZYJNE? 2. W tabeli wyjaśnij znaczenie odgadniętych wyrazów. Lp. Rozpoznana nazwa Wyjaśnienie a. b. c. d. e. 3. Korzystając z powyższych wyrazów, wpisz wybrane z nich w taki sposób, aby ilustrowały ciąg przyczynowo-skutkowy, przedstawiający wpływ roślin inwazyjnych na bioróżnorodność. Spadek bioró¿norodnoœci przyrodniczej 4. Znajdź w Internecie nazwy gatunkowe najbardziej popularnych roślin inwazyjnych Polski i zapisz je w tabeli. nazwa gatunkowa 50 Rośliny inwazyjne Polski nazwa gatunkowa nazwa gatunkowa Z6. CZY ZAGRAŻAJĄ NAM ROŚLINY INWAZYJNE? Karta pracy ucznia Z6.1.2. – Inwazje biologiczne I 1. Wyszukaj w Internecie i materiałach źródłowych informacje o wybranych roślinach inwazyjnych. Uzupełnij tabelę. Gatunek Pochodzenie Sposób rozprzestrzeniania się, zagrożenia Zastosowanie Ciekawostki Rdestowiec ostrokończysty (Reynourtia japonica) Rudbekia naga (Rudbeckia laciniata) Nawłoć późna (Solidago gigantea) Nawłoć kanadyjska (Solidago canadensis) 2. Połącz w pary pojęcia ( kolumna I) z ich definicją ( kolumna II) Kolumna I Kolumna II 1. Gatunek autochtoniczny A. Podziemny pęd wieloletnich roślin zielnych 2. Kłącze B. Pozycja populacji danego gatunku w biocenozie 3. Nisza ekologiczna C. Np. stonka ziemniaczana w Ameryce Północnej Odpowiedzi: 1. …............................. 2. ….............................. 3. …........................................ 3. Przygotuj krótką prezentację multimedialną, dotyczącą powyższych gatunków inwazyjnych. W prezentacji uwzględnij m.in.: morfologię roślin, sposób rozprzestrzeniania się, siedlisko, wymagania glebowe i klimatyczne, toksyczność, sposoby zwalczania itp. W Polsce kasztanowiec, mylnie nazywane kasztanem, pojawił się w XVI w. za panowania króla Stefana Batorego, który kazał swojemu włoskiemu ogrodnikowi Lorenzo Bozetho posadzić kasztanowce w ogrodzie w Łobzowie pod Krakowem. Drzewo to rośnie w stanie naturalnym na Bałkanach oraz w Iranie. W naszym kraju przez wszystkie te lata tak silnie zakorzeniło sie w tradycji, że obecnie jest nierozłącznie kojarzone z przygotowaniem do egzaminu maturalnego. Nie czas na naukę, gdy kwitną kasztany 51 Z6. CZY ZAGRAŻAJĄ NAM ROŚLINY INWAZYJNE? Karta pracy ucznia Z6.1.3. – Inwazje biologiczne II 1. Wyszukaj w Internecie i materiałach źródłowych informacje o wybranych roślinach inwazyjnych. Uzupełnij tabelę. Gatunek Pochodzenie Sposób rozprzestrzeniania się, zagrożenia Zastosowanie Ciekawostki Niecierpek gruczołowaty (Impatiens glandulifera) Niecierpek drobnokwiatowy (Impatiens parviflora) Klon jesionolistny (Acer negundo) Kolczurka klapowana (Echinocystis lobata) 2. Połącz w pary pojęcia ( kolumna I) z ich definicją ( kolumna II) Kolumna I Kolumna II 1. Alleopatia A. Gatunek przybyły na nowe terytoria po XVI wieku 2. Bylina B. Oddziaływanie jednego gatunku rośliny na inny gatunek 3. Kenofit C. Wieloletnia roślina zielna Odpowiedzi: 1. …............................. 2. ….............................. 3. …........................................ 3. Przygotuj krótką prezentację multimedialną, dotyczącą powyższych gatunków inwazyjnych. W prezentacji uwzględnij m.in.: morfologię roślin, sposób rozprzestrzeniania się, siedlisko, wymagania glebowe i klimatyczne, toksyczność, sposoby zwalczania itp. Rdestowiec ostrokończysty ma bardzo duże zdolności regeneracyjne. Może on wytworzyć pęd nawet z fragmentu kłącza o wadze zaledwie 0,7 g. Nie można go zniszczyć chemicznie. W skrajnych przypadkach usuwa się cały pokład gleby do głębokości 2 m, choć oczywiście pozostaje problem , co robić z takim materiałem. 52 Z6. CZY ZAGRAŻAJĄ NAM ROŚLINY INWAZYJNE? Karta pracy ucznia Z6.1.4. – Inwazje biologiczne III 1. Wyszukaj w Internecie i materiałach źródłowych informacje o wybranych roślinach inwazyjnych. Uzupełnij tabelę. Gatunek Pochodzenie Sposób rozprzestrzeniania się, zagrożenia Zastosowanie Ciekawostki Świdośliwka kłosowa (Amelanchier spicata) Czeremcha amerykańska (Prunus serotina) Róża pomarszczona (Rosa rugosa) Robinia akacjowa (Robinia pseudoacacia) 2. Połącz w pary pojęcia ( kolumna I) z ich definicją ( kolumna II) Kolumna I Kolumna II 1. Morfologia A. Współzawodnictwo, nie tylko między roślinami 2. Konkurencja B. Gatunek inwazyjny 3. Gatunek allochtoniczny C. Nauka o budowie zewnętrznej organizmów Odpowiedzi: 1. …............................. 2. ….............................. 3. …........................................ 3. Przygotuj krótką prezentację multimedialną, dotyczącą powyższych gatunków inwazyjnych. W prezentacji uwzględnij m.in.: morfologię roślin, sposób rozprzestrzeniania się, siedlisko, wymagania glebowe i klimatyczne, toksyczność, sposoby zwalczania itp. Nujcja, drzewo spotykane na suchych obszarach Australii, wygląda jak samożywna roślina. Tymczasem pod ziemią jej korzenie „podłączają się” do korzeni roślin rosnących w sąsiedztwie i wykradają im wodę. Docierają nawet do roślin rosnących w odległości 150 m. Dzięki temu nujcja rzadko narzeka na jej brak, nawet w czasie suszy. Gdybyśmy usunęli wszystkie rośliny rosnące wokół nujcji, drzewo obumarłoby! Półpasożytem wykradającym wodę innym roślinom jest też np. szelężnik większy, rosnący powszechnie na Polskich łąkach. Szelężnik większy 53 Z6. CZY ZAGRAŻAJĄ NAM ROŚLINY INWAZYJNE? Karta pracy ucznia Z6.1.5. – Najgroźniejsze gatunki inwazyjne w Polsce Do najgroźniejszych gatunków inwazyjnych w Polsce zalicza się barszcz Sosnowskiego (Heracleum sosnowskyi) i ambrozję bylicolistną (Ambrosia artemisiifolia). 1. Na podstawie Internetu i innych materiałów źródłowych uzupełnij tabelę. Barszcz Sosnowskiego (Heracleum sosnowskyi) Gatunek Ambrozja bylicolistna (Ambrosia artemisiifolia) Charakterystyka biologiczna Pochodzenie Uprawy i siedliska, w których występuje roślina inwazyjna Zdolność do zasiedlania w Polsce Sposób rozprzestrzeniania się Sposoby zwalczania rośliny Straty ekonomiczne, które wywołuje Zadanie: Wykonaj obliczenia – otrzymane wyniki odpowiadają literom, którymi zastąp cyfry. Następnie odczytaj ukryte hasło. 14 21 39 30 11 23 25 14 25 !!! 54 25 10 36 69 31 25 Z6. CZY ZAGRAŻAJĄ NAM ROŚLINY INWAZYJNE? Z6.2. Obcy są wśród nas – poszukujemy gatunków inwazyjnych w naszej okolicy Spacerując po parku czy lesie, często nie zdajemy sobie sprawy, że obserwowane przez nas rośliny mogą stanowić zagrożenie dla naturalnego środowiska. Pomiędzy wieloma gatunkami trwa nieustanna walka o przetrwanie. Ten nierówny pojedynek niestety wygrywają często rośliny inwazyjne. Gatunki te stanowią poważne zagrożenie, zwłaszcza dla rodzimej bioróżnorodności. Na terenach chronionych, wypierają gatunki rodzime, dla ochrony których obszary takie zostały utworzone. W takim przypadku zachodzi konieczność usuwania intruzów. Jak się okazuje nie jest to wcale takie łatwe. Samo usunięcie okazów roślin inwazyjnych z danego terenu nie rozwiązuje jeszcze problemu. Mogą się one łatwo odradzać z kłączy (jak rdestowce), bulw (topinambur) oraz nasion (jak barszcz czy niecierpek). Dlatego, aby zapewnić jak największą skuteczność, działania zwalczające trzeba powtarzać, przeprowadzać systematycznie przez kilka lat oraz w odpowiednich terminach. Przy zwalczaniu gatunków inwazyjnych często sięga się po środki chemiczne Karta pracy ucznia Z6.2.1. – Obcy są wśród nas – rozpoznajemy gatunki inwazyjne 1. Zaplanuj wycieczkę po najbliższej okolicy w celu zebrania okazów roślin inwazyjnych. Uwzględnij termin, w którym najwięcej roślin inwazyjnych ma swój okres wegetacyjny. 2. Zbierz okazy roślin inwazyjnych, zgodnie z instrukcją Z6.2.1a 3. Korzystając z GPS, odczytaj współrzędne geograficzne punktów, z których zebrałeś okazy i zaznacz je na mapie topograficznej. 4. Dla każdego okazu opracuj kartę zielnikową. Karta zielnikowa: Współrzędne geograficzne ......................................................................................................................................................................................... Gatunek.................................................................................................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................................................................................................................... Rodzina. .................................................................................................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................................................................................................................... Stanowisko............................................................................................................................................................................................................................ Siedlisko.................................................................................................................................................................................................................................. Data zbioru........................................................................................................................................................................................................................... Zebrał i oznaczył. ............................................................................................................................................................................................................... 5. Wykonaj dokumentację fotograficzną zebranych okazów. 6. Z zebranych i oznaczonych roślin inwazyjnych załóż zielnik, zgodnie z instrukcją Z6.2.1b. 7. Przygotuj wystawę wykonanych kart zielnikowych. 55 Z6. CZY ZAGRAŻAJĄ NAM ROŚLINY INWAZYJNE? Instrukcja Z6.2.1a. – Zbieramy rośliny inwazyjne Materiały: koszyk albo torba z tkaniny lub papieru, nożyce lub nożyczki, lupa, rękawiczki ogrodnicze, klucze do oznaczania ziół, GPS, aparat fotograficzny, mapa topograficzna terenu. Wykonanie: 1. Zapoznaj się z zasadami bezpieczeństwa podczas zbierania roślin inwazyjnych. Okazy zbieraj najlepiej w rękawiczkach ochronnych. 2. Pamiętaj, że rośliny do zielników nie mogą pochodzić z rezerwatów, parków narodowych i innych miejsc, gdzie prawo zabrania ich zbioru. 3. Pamiętaj, że nie wolno zbierać gatunków chronionych i zagrożonych wyginięciem. 4. Zbieraj tylko młode, ładnie wyglądające czyste części z okazałych i młodych roślin. 5. Zbierać należy roślinę lub jej część posiadającą jak najwięcej charakterystycznych organów: łodygę, liście (także odziomkowe, nawet jeśli są uschnięte), kwiaty, owoce, a w przypadku roślin pospolitych (zwłaszcza jednorocznych) także korzeń. 6. Nie myj zebranych roślin, gdyż spleśnieją podczas suszenia. 7. Określ wstępnie gatunek na podstawie ilustrowanego przewodnika (klucza do oznaczania i lupy). 8. Potwierdź rozpoznanie rośliny za pomocą klucza. 9. Oznacz okazy do dwuczłonowej nazwy łacińskiej (zwykle polska także jest dwuczłonowa, choć nie jest to regułą). Instrukcja Z6.2.1b. – Zakładanie zielnika Materiały: gazety lub bibuła, blok techniczny (A4), koszulki foliowe, taśma klejąca, segregator, flamastry. Wykonanie: 1. Bezpośrednio po zebraniu przygotuj rośliny do suszenia. 2. Włóż rośliny pomiędzy 3–4 kartki gazety codziennej, tzw. papieru gazetowego (a nie papieru kredowego). 3. Kilka takich „roślin w gazetach” przyciśnij ciężkimi książkami formatu A4 (niektórzy na kartkach gazet kładą deskę, a na nią kamienie). 4. Następnego dnia wymień papier gazetowy na suchy i znów przykryj książkami. 5. Czynność tą powtarzaj dopóki rośliny całkowicie nie wyschną. 6. Rośliny przyklej na kartkach A4, najlepiej plastrem „gęsią skórką”. Nasiona wielu roślin są roznoszone przez wodę. Najlepiej pływają nasiona tropikalnego kłącza z rodziny strączkowatych – Entada gigas, rosnącego na wyspach Morza Karaibskiego. Owoce tej rośliny niesie przez Atlantyk Prąd Zatokowy (Golfsztrom). Niektóre docierają aż do Norwegii, ale taka daleka podróż – licząca 12 tys. km – odbywa się na próżno, bowiem roślina nie wyrasta w chłodnym klimacie. Entada gigas tworzy również największe na świecie strąki – ich długość dochodzi nawet do 2 m. Nasiona Entada gigas Roślina z rodzaju starzec (Senecio squalidus) jest jedną z niewielu, której udało się wykorzystać do rozsiewu... pociągi. Roślina ta pochodzi z południa Europy. Pierwsze jej egzemplarze przywieziono na Wyspy Brytyjskie, posadzono ponad 200 lat temu w ogrodzie botanicznym Uniwersytetu Oksfordzkiego. Dzięki rozsiewanym przez wiatr nasionom starzec uciekł z ogrodu. Wkrótce potem w Wielkiej Brytanii zaczęła rozwijać się sieć kolejowa. Nasiona trafiły do wagonów i dziś w całym kraju wzdłuż torów kolejowych można zobaczyć jaskrawożółte kwiaty starców – zwanych tu „oksfordzkimi”. l.madhavan [CC BY 2.0]) 56 Z6. CZY ZAGRAŻAJĄ NAM ROŚLINY INWAZYJNE? Karta pracy ucznia Z6.2.2. – Poszukujemy roślin inwazyjnych w naszej gminie 1. Na terenie swojej gminy wytypuj przynajmniej 5 regionów, w których będziesz poszukiwał roślin inwazyjnych. 2. Na badanym terenie zlokalizuj jak najwięcej stanowisk, na których rosną rośliny inwazyjne i oznacz je. Wykonaj dokumentację fotograficzną na obserwowanych stanowiskach. 3. Uzupełnij tabelę. Region/miejscowość Współrzędne geograficzne 1. Liczba stanowisk gatunku inwazyjnego 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 4. Stanowiska zlokalizuj na mapie topograficznej i za pomocą odpowiedniej legendy zaznacz gatunki występujących roślin inwazyjnych. 5. Uzupełnij tabelę. Wykaz gatunków roślin inwazyjnych na terenie gminy........................................................................................ Lp. Nazwa gatunkowa rośliny inwazyjnej Liczba stanowisk 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 6. Zapisz wnioski wynikające z przeprowadzonych obserwacji. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 7. Zaproponuj działania, które należałoby podjąć w Twojej gminie w celu zmniejszenia zagrożenia wywoływanego obecnością roślin inwazyjnych. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 8. Sporządź raport z przeprowadzonych badań i obserwacji. 57 Z6. CZY ZAGRAŻAJĄ NAM ROŚLINY INWAZYJNE? NOTATKI 58 Z7. JAK UPRAWA ROŚLIN WPŁYWA NA ŚRODOWISKO PRZYRODNICZE? Z7. JAK UPRAWA ROŚLIN WPŁYWA NA ŚRODOWISKO PRZYRODNICZE? Żywioł: Ziemia Problem badawczy: Postęp i sukces cywilizacyjny osiągamy kosztem środowiska naturalnego Zagadnienia: Czy gleba pozostaje niezmienna? Czy istnieje granica użyźniania i wydajności gleby? Czy dobrze jest nawadniać glebę? Co to jest dobra kultura rolna? Gleba jest ważnym elementem środowiska przyrodniczego i spełnia wiele istotnych funkcji w ogólnym procesie życia na Ziemi. Podlega ona ciągłemu oddziaływaniu czynników naturalnych, jak i antropogenicznych, które mogą się przyczyniać do regeneracji gleb, ale mogą też powodować ich degradację, polegającą przede wszystkim na obniżeniu żyzności, a nawet spowodować całkowite zniszczenie pokryw glebowych. Niestety, na skutek rozwoju cywilizacji, a także gwałtownego wzrostu liczby ludności świata, gleby w coraz większym stopniu podlegają procesom degradacji. W ciągu ostatnich 50 lat uległo degradacji ok. 5 mld ha gruntów, co stanowi 43% powierzchni Ziemi pokrytej roślinnością. Degradacja przejawia się pomniejszeniem lub zniszczeniem ekologicznej i produkcyjnej wartości gleby. Aby móc przeciwdziałać negatywnemu wpływowi człowieka na glebę, należy poznać procesy prowadzące do jej degradacji. Z7.1. Budowa, właściwości i typy gleb występujących w Polsce Gleby powstają ze skał na skutek procesów ich fizyko-chemicznego rozkładu, przy współudziale roślin i zwierząt. Na utworzenie się jednego centymetra gleby potrzeba od 100 do 1000 lat. Zniszczyć ją jednak można w ciągu kilku dni lub tygodni. Gleba to nie tylko skała – składniki mineralne stanowią przeciętnie 45% gleby, woda i powietrze po ok. 20–30%, a materia organiczna 5%. Naukowcy sklasyfikowali ok. 10 000 typów gleb w Europie i ok. 70 000 typów gleb w USA. Profil gleby bielicowej (BK) Karta pracy ucznia Z7.1.1. – Poznajemy budowę i właściwości gleb 1. Dokonajcie podziału zespołu na 4 grupy. Każda z grup wybierze jedno zagadnienie i korzystając z Internetu i innych materiałów źródłowych przygotuj prezentacje multimedialną. a) Pojęcie i skład gleby, proces glebotwórczy, czynniki glebotwórcze. Budowa profili glebowych wybranych gleb występujących w Polsce. b) Typy gleb występujących w Polsce. Przydatność rolnicza gleb Polski. Typy gleb występujących w najbliższej okolicy i ich przydatność rolnicza. c) Właściwości fizyczne i chemiczne gleby (uziarnienie, porowatość, właściwości wodne, powietrzne i cieplne, odczyn pH, zawartość wapnia). d) Czynniki decydujące o żyzności i urodzajności gleby i ich wpływ na uprawę roślin. 59 Z7. JAK UPRAWA ROŚLIN WPŁYWA NA ŚRODOWISKO PRZYRODNICZE? Z7.2. Charakterystyka i badanie odkrywki glebowej Przed podjęciem decyzji o rodzaju upraw czy nasadzeń istotne jest poznanie właściwości gleby. Rozpoznawanie gleby należy rozpocząć od zbadania jej budowy, składu i niektórych właściwości nie tylko na jej powierzchni, ale również w głębi – mniej więcej do 150 cm, tak jak sięgają korzenie większości roślin. Wykorzystuje się w tym celu naturalne odsłonięcia, np. wykopy i urwiska, lub kopie się doły, tzw. odkrywki glebowe. Przekrój pionowy gleby w odkrywce nazywamy profilem. Gleby powinny być oceniane na podstawie wykonania odkrywki glebowej i analizy pobranych z niej próbek gleby. (BK) Karta pracy ucznia Z7.2.1. – Obserwujemy odkrywkę glebową 1. Zapoznaj się z zasadami wykonania i obserwacji odkrywki glebowej. 2. Korzystając z materiałów źródłowych, zapoznaj się z kluczem do określania poziomów profili glebowych i rozpoznawania typów gleb. 3. Zaplanuj miejsce wykonania odkrywki i przygotuj niezbędne materiały. 4. Podczas obserwacji odkrywki uzupełnij arkusz obserwacji odkrywki glebowej. 5. Wykonaj dokumentację fotograficzną obserwowanej odkrywki. Arkusz obserwacji odkrywki glebowej 1. Miejsce obserwacji .............................................................................................................................................. 2. Data obserwacji .................................................................................................................................................. 3. Położenie topograficzne odkrywki (w stosunku do stron świata) ....................................................................... 4. Współrzędne geograficzne (GPS) ........................................................................................................................ 5. Położenie geomorfologiczne odkrywki ............................................................................................................... 6. Pokrycie terenu ................................................................................................................................................... 7. Głębokość odkrywki ............................................................................................................................................ 8. Szerokość odkrywki ............................................................................................................................................. 9. Obejrzyj dokładnie wybraną ścianę przygotowanej odkrywki glebowej i wykonaj poniższe polecenia: a) na podstawie obserwacji wyróżnij poszczególne poziomy/warstwy gleby, b) oddziel je na rysunku w kolumnie A poziomymi liniami i ponumeruj, c) przy pomocy miary określ położenie górnej i dolnej granicy każdego z poziomów/warstw. Wyniki wpisz w kolumnę B i C, d) ile poziomów/warstw gleby wyróżniłeś w trakcie badania profilu? ……………….. e) z każdego wydzielonego poziomu pobierz próbki wilgotnej gleby i określ: • jej barwę (kolumna D), • skład mechaniczny (kolumna E), • wilgotność (kolumna F), • układ gleby (kolumna G), • pH gleby (kolumna H), • zawartość węglanów (kolumna I). Przy charakteryzowaniu poszczególnych parametrów korzystaj z określeń podanych w tabeli. Przy określaniu barwy gleby rozmaż jej próbkę w odpowiednim miejscu na rysunku profilu. 10. W oparciu o klucz do oznaczania poziomów glebowych zidentyfikuj poszczególne poziomy glebowe. 11. W oparciu o klucz rozpoznaj typ gleby. 12. Oceń przydatność rolniczą gleby oraz jej klasę bonitacyjną (klasę bonitacyjną można określić na podstawie wywiadu lub mapy gruntów, będącej w posiadaniu gminy). 60 Z7. JAK UPRAWA ROŚLIN WPŁYWA NA ŚRODOWISKO PRZYRODNICZE? A B Warstwa lub poziom gleby Górna granica warstwy lub poziomu [cm] oznaczamy cyfrą C D Dolna Barwa granica gleby warstwy lub poziomu [cm] E F G H I Skład mechaniczny Wilgotność gleby Układ gleby pH Węglany 1. lita skała, 2. żwir, 3. piasek, 4. glina, 5. ił, 6. pył, 7. torf, 8. mursz 1. sucha, 2. świeża, 3. słabo wilgotna, 4. wilgotna, 5. mokra 1. luźny 2. pulchny 3. zwięzły 4. zbity 1. brak, 2. niewielka zawartość, 3. duża zawartość 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 Do roku 2050 liczba ludności świata wzrośnie o ok. 3 miliardy i osiągnie liczbę ok. 10 miliardów. Do jej wyżywienia, przy obecnie stosowanych praktykach rolniczych, niezbędne będzie dodatkowe zagospodarowanie 109 mln hektarów pól uprawnych – jest to powierzchnia o 10% większa od powierzchni Chin. Według Światowej Organizacji ds. Wyżywienia i Rolnictwa obecnie 80% gruntów odpowiednich do prowadzenia upraw rolnych jest już w użyciu. Natomiast ok. 15% zostało zdegradowanych przez stosowanie nieodpowiednich praktyk rolniczych. Jak wobec tego zaradzić rosnącym potrzebom? Ciekawym rozwiązaniem mogą być tzw. pionowe farmy (gospodarstwa rolne). Pionowa farma to wieżowiec, w którym na wszystkich poziomach uprawiane są rośliny. Rośliny te są dobrane w odpowiednich proporcjach w ten sposób, żeby broniły siebie nawzajem przed szkodnikami i nie przeszkadzały sobie w rozwoju (np. inne terminy wschodów i dojrzewania). Można dzięki temu uzyskać stabilną uprawę, która nie wymaga zastosowania pestycydów i daje plon co kilka miesięcy przez okrągły rok. 61 Z7. JAK UPRAWA ROŚLIN WPŁYWA NA ŚRODOWISKO PRZYRODNICZE? Z7.3. Jak uprawa roślin wpływa na środowisko przyrodnicze? Glebę powinno się traktować jako nieodnawialne zasoby naturalne, dlatego należy zwracać szczególną uwagę na jej wykorzystanie. Degradacja lub dewastacja gleby może zakłócić naturalną równowagę biologiczną, a przez to stanowić zagrożenie dla życia czy egzystencji ludzi. Sprawdź sam, jak niewłaściwe zabiegi rolnicze wpływają na jakość gleby i innych elementów środowiska. Utrzymywania gruntów rolnych w dobrej kulturze rolnej jest obowiązkiem każdego rolnika (RT) Karta pracy ucznia Z7.3.1. – Jak nawadnianie wpływa na wzrost roślin i glebę? 1. W oparciu o instrukcję Z7.3.1. przeprowadź doświadczenie. W trakcie jego realizacji prowadź dokumentację fotograficzną. 2. Prowadź obserwacje przez 3–4 tygodnie w zależności od warunków, jakie panują w sali. Opisuj kondycję roślin (m.in. wygląd, kolor liści, ich wysokość). Po ostatnich obserwacjach możesz ściąć rośliny i wyznaczyć łączną wagę roślin w każdej grupie. 1 tydzień wysokość kondycja roślin [cm]* roślin 2 tydzień wysokość kondycja roślin [cm]* roślin wysokość roślin [cm]* 3 tydzień kondycja roślin waga roślin [g] 1 grupa 2 grupa 3 grupa 4 grupa 5 grupa * średnia z dwóch doniczek 3. W czasie prowadzenia eksperymentu znajdź informacje dotyczące: a) potrzeb wodnych roślin, b) wpływu nawadniania na odczyn (właściwości chemiczne) gleb, c) wielkości zużycia wody na potrzeby nawadniania roślin w Polsce i na świecie, d) zasad prawidłowego podlewania roślin na działce czy w ogrodzie, e) przyczyn i skutków wysychania Jeziora Aralskiego. 4. Na podstawie poczynionych obserwacji przeprowadzonego eksperymentu oceń wpływ nawadniania i stopnia wilgotności gleby na wzrost roślin. 5. Wpisz do tabeli przykłady pozytywnych i negatywnych skutków nawadniania. Pozytywne skutki nawadniania Negatywne skutki nawadniania 6. Przygotuj prezentację ”Jak nawadnianie wpływa na wzrost roślin i na glebę?”. 62 Z7. JAK UPRAWA ROŚLIN WPŁYWA NA ŚRODOWISKO PRZYRODNICZE? Instrukcja Z7.3.1. – Jak nawadnianie wpływa na wzrost roślin? Materiały: 120 nasion pszenicy lub owsa, 12 doniczek 9 x 9 / 9 cm, 5 litrów ziemi ogrodniczej, woda wodociągowa, linijka, waga, lampa do oświetlania roślin (w zależności od potrzeb) Wykonanie: 1. Do 12 doniczek ogrodniczych o wymiarach 9 x 9 / 9 cm wsyp ziemię ogrodniczą i lekko ubij. Na wierzch każdej doniczki rozrzuć 10 nasion owsa i przykryj je cienką warstwą ziemi. 2. Podlej doniczki, ustaw w ciepłym miejscu (np. nasłoneczniony parapet okienny). Utrzymuj wilgotną ziemię w doniczkach. Po ok. 4–5 dniach nastąpią pierwsze wschody roślin. Zapewnij roślinom co najmniej 12-godzinne oświetlenie w ciągu dnia. 3. Kiedy wykiełkują wszystkie rośliny (ok. 1 tygodnia), można rozpocząć eksperyment. Wybierz 10 doniczek z roślinami o podobnej wysokości, w których wzeszły wszystkie nasiona. Podziel doniczki z roślinami na 5 grup (po dwie doniczki) i odpowiednio je oznacz. 4. Podejmuj dalsze działania zgodnie z poniższymi poleceniami: 2 doniczki – zaprzestań podlewania, 2 doniczki – podlewaj codziennie, 2 doniczki – podlewaj co 3 dzień (2 razy w tygodniu), 2 doniczki – podlewaj raz na tydzień, 2 doniczki – umieść w naczyniach z wodą, aby doniczki w ¾ były zanurzone w wodzie (obrazuje to warunki uprawy na obszarach o wysokim poziomie wód podziemnych). Wszystkie rośliny podlewaj za każdym razem tą samą ilością wody (30 cm3). Owies w domowej hodowli – pomiar wysokości roślin (RT) Największy system irygacyjny na świecie znajduje się w Pakistanie. Ukończony został na początku lat 90. XX wieku. System, oparty o wody Indusu, zdolny jest do nawadniania ponad 16 milionów hektarów pól. To więcej niż w Polsce jest gruntów ornych (13,9 mln ha). W skład systemu wchodzą trzy duże zbiorniki retencyjne oraz liczne zapory, przepompownie i kanały rozprowadzające. Całkowita długość systemu kanałów przekracza 58 000 km, a długość rowów na polach ponad 1,6 milionów kilometrów. Nawadnianie obrotowe. Ta samobieżna deszczownia wynaleziona w 1948 r. (opatentowana w 1952) przez Amerykanina Franka Zyrbacha dostarcza roślinom wodę czerpaną przez otwór wiertniczy z głębokości 30–400 metrów. Woda jest równomiernie rozprowadzana za pomocą obracającego się na osi kolektora z zamocowanymi zraszaczami, poruszającego się na kołach od traktora. Promień obracającego się urządzenia wynosi 500 metrów, a nawadniana powierzchnia w kształcie wielkiego koła liczy 78 hektarów. Jest to często wykorzystywana metoda nawadniania na obszarach pustynnych jak Sahara czy Środkowy Wschód. 63 Z7. JAK UPRAWA ROŚLIN WPŁYWA NA ŚRODOWISKO PRZYRODNICZE? Karta pracy ucznia Z7.3.2. – Jak rodzaj gleby wpływa na plonowanie? 1. W oparciu o instrukcję Z7.3.2a. przeprowadź doświadczenie. W trakcie jego realizacji prowadź dokumentację fotograficzną. 2. Gdy rośliny wzejdą (ok. 1 tygodnia), rozpocznij ich ciągłe obserwacje. Przez 3–4 tygodnie mierz (dwa razy w tygodniu) ich wysokość i wyniki zapisuj odpowiednio w tabeli. Utrzymuj doniczki wilgotne (dobrze jest podlewać rośliny co drugi dzień tą samą ilością wody, np. 30 cm3). Po ostatnich obserwacjach można ściąć rośliny i wyznaczyć łączną wagę roślin w każdej grupie. Data obserwacji Dzień obserwacji ziemia 1 Wysokość roślin [cm] ziemia 2 ziemia 3 ziemia 4 waga roślin po zakończeniu eksperymentu [g] 3. Na podstawie instrukcji Z7.3.2b. wyznacz zawartość próchnicy w analizowanych próbkach. Próba Ziemia 1 Ziemia 2 Ziemia 3 Ziemia 4 Zawartość próchnicy 4. W czasie prowadzenia eksperymentu znajdź informacje dotyczące: a) czynników glebotwórczych, produktywności biologicznej, żyzności i urodzajności gleby, b) czynników wpływających na poprawę żyzność i urodzajność gleby, c) skutków wycinania lasów na jakość gleb, d) cech rolnictwa intensywnego i ekstensywnego. 5. Na podstawie poczynionych obserwacji i doświadczeń oceń wpływ rodzaju gleby i zawartości próchnicy na wielkość uzyskiwanych plonów. 6. Przygotuj prezentację „Jak rodzaj gleby wpływa na plonowanie?”. Instrukcja Z7.3.2a. – Jak rodzaj gleby wpływa na plonowanie? Materiały: 80 nasion pszenicy lub owsa, 8 doniczek 9 x 9 / 9 cm, cztery różne ziemie, linijka, waga lampa do oświetlania roślin (jeżeli potrzebna), łopatka, woreczki foliowe i markery wodoodporne. Wykonanie: 1. Pobierz i oznacz próbki czterech różnych gleb – ziemię z doliny rzecznej, ziemię z działki (jedną bardziej lekką, drugą bardziej ciężką – gliniastą), ziemię ogrodniczą ze sklepu. 2. Określ zawartość próchnicy w poszczególnych próbkach (instrukcja Z7.3c). 3. Wsyp poszczególne rodzaje ziemi do dwóch doniczek każdą i lekko ubij. Na wierzchu każdej doniczki rozrzuć 10 nasion owsa i przykryj cienką warstwą ziemi. 4. Podlej doniczki, ustaw w ciepłym miejscu (np. nasłoneczniony parapet okienny). Utrzymuj ziemię w doniczkach wilgotną. Po ok. 4–5 dniach nastąpią pierwsze wschody roślin. Zapewnij roślinom co najmniej 12-godzinne oświetlenie w ciągu dnia. 64 Z7. JAK UPRAWA ROŚLIN WPŁYWA NA ŚRODOWISKO PRZYRODNICZE? Instrukcja Z7.3.2b. – Określanie zawartości próchnicy w glebie Materiały: kartka białego papieru, woda. Wykonanie: 1. Próbkę gleby połóż na kartce białego papieru i lekko nawilż ją wodą. 2. Określ udział koloru szarego w barwie gleby według poniższej tabeli. 3. Odczytaj zawartość próchnicy w zależności od typu badanej gleby. Kolor Zawartość próchnicy [%] gleba piaszczysta gleba gliniasta biały < 0,2 jasnoszary < 0,2 0,2–1 szary 0,2–1 1–2 ciemnoszary 1–2 2–4 szaroczarny 2–4 4–8 czarny 4–15 8–15 źródło: Mayer J. (2000) Wzrost zużycia nawozów sztucznych na świecie w latach 1950–2008 na podstawie: www.earth-policy.org/datacenter/xls/book_pb4_ch9_9.xls (28.04.2011) Instrukcja Z7.3.3. – Jak nawożenie wpływa na wielkość produkcji rolniczej? Materiały: 100 nasion pszenicy lub owsa, 10 doniczek 9 x 9 / 9 cm, 5 litrów ziemi ogrodniczej, nawóz ogrodniczy (najlepiej w płynie), woda destylowana, linijka, waga, lampa do oświetlania roślin (w zależności od potrzeb) Wykonanie: 1. Do 12 doniczek ogrodniczych o wymiarach 9 x 9 / 9 cm wsyp ziemię ogrodniczą i lekko ubij. Na wierzchu każdej doniczki rozrzuć 10 nasion owsa i przykryj je cienką warstwą ziemi. 2. Podlej doniczki, ustaw w ciepłym miejscu (np. nasłoneczniony parapet okienny). Utrzymuj ziemię w doniczkach wilgotną. Po ok. 4–5 dniach nastąpią pierwsze wschody roślin. Zapewnij roślinom co najmniej 12-godzinne oświetlenie w ciągu dnia. 3. Kiedy wszystkie rośliny wzejdą (ok. 1 tygodnia), możesz rozpocząć eksperyment. Wybierz osiem doniczek z roślinami o podobnej wysokości, w których wzeszły wszystkie nasiona. Podziel na 4 grupy po dwie doniczki i dokładnie je oznacz. 4. Podlewaj doniczki (w ilości ok. 30 cm3), zgodnie z poniższymi zaleceniami: 2 doniczki podlewaj samą wodą destylowaną, 2 doniczki podlewaj wodą destylowaną z dodatkiem nawozu w ilości równej ⅕ dawki zalecanej na opakowaniu, 2 doniczki podlewaj wodą destylowaną z dodatkiem nawozu w ilości podanej na opakowaniu, 2 doniczki podlewaj wodą z dodatkiem nawozu dwudziestokrotnie (lub więcej) przewyższającą ilość podaną na opakowaniu. 65 Z7. JAK UPRAWA ROŚLIN WPŁYWA NA ŚRODOWISKO PRZYRODNICZE? Karta pracy ucznia Z7.3.3. – Jak nawożenie wpływa na wielkość produkcji rolniczej? 1. W oparciu o instrukcję Z7.3.3. przeprowadź doświadczenie. W trakcie jego realizacji prowadź dokumentację fotograficzną. 2. Prowadź obserwacje przez 3–4 tygodnie, w zależności od warunków, jakie panują w sali. Notuj kondycję (m.in. wygląd roślin, kolor liści, wysokość). Po ostatnich obserwacjach możesz ściąć rośliny i wyznaczyć łączną wagę roślin w każdej grupie. 1 tydzień wysokość kondycja roślin [cm]* roślin 2 tydzień wysokość kondycja roślin [cm]* roślin wysokość roślin [cm]* 3 tydzień kondycja roślin waga roślin [g] 1 grupa 2 grupa 3 grupa 4 grupa * średnia z dwóch doniczek 3. W czasie prowadzenia doświadczenia znajdź informacje dotyczące: a) zapotrzebowania roślin na substancje odżywcze, b) rodzaju nawozów, wpływu nawożenia na gleby, zalet i wad nawozów naturalnych i sztucznych, c) zabiegów agrotechnicznych wpływających na wzrost plonów. 4. Sporządź wykres słupkowy wysokości roślin (oś Y) od dnia obserwacji (oś X), w zależności od dawki nawozu (grupa roślin). 5. Na podstawie poczynionych obserwacji przeprowadzonego eksperymentu oceń wpływ wielkości nawożeniana wzrost roślin. 6. Po zakończeniu eksperymentu sporządź wykres słupkowy wagi roli od dawki nawozu. 7. Wpisz do tabelki przykłady pozytywnych i negatywnych skutków nawożenia. Pozytywne skutki nawożenia Negatywne skutki nawożenia 8. Przygotuj prezentację „Jak nawożenie wpływa na wielkość produkcji rolniczej?”. 66 Z7. JAK UPRAWA ROŚLIN WPŁYWA NA ŚRODOWISKO PRZYRODNICZE? Karta pracy ucznia Z7.3.4. – Wpływ upraw roślinnych na zakwaszenia gleb 1. Pobierz do woreczków foliowych w 20–25 punktach najbliższej okolicy próbki gleby z terenów o różnym stopniu zagospodarowania (np. z ogródków działkowych, parku, przy ulicy, z pól uprawnych). Próbki gleby powinny być pobrane z głębokości ok. 10–20 cm pod powierzchnią terenu. Każda próbka musi być oznaczona w trwały sposób, identycznie jak na mapie. 2. W trakcie pobierania próbek nanoś na mapę punkty, z których zostały pobrane próbki, ponumeruj je. 3. Podczas pobierania próbek uzupełnij pierwsze cztery kolumny tabeli. Nr próbki Lokalizacja Współrzędne geograficzne Sposób zagospodarowania Pomiar pH w wodzie Pomiar pH w KCl Uwagi (np. klasa agronomiczna) 4. W oparciu o instrukcje Z7.3.4a. i Z7.3.4b. przeprowadź doświadczenie. Wpisz wyniki pomiarów do tabeli. Porównaj wyniki odczynu pomierzone w wodzie i w KCl. 5. Odszukaj informacje dotyczące klasy odczynu gleb w zależności od wartości pH (pH w KCl) i wypisz wartości graniczne tych klas. 6. Nanieś zmierzone wyniki pH (w KCl) na mapę i korzystając z metody izolinii (izarytmicznej), spróbuj wykonać mapę rozkładu wartości pH. Przyjmij, że wartości wykreślanych izolinii będą odpowiadały granicom klas odczynu gleb. 7. Wykonaj histogram rozkładu pomierzonych wartości pH (pH w KCl), opierając się na klasach odczynu gleb. Określ wartości skrajne, oblicz wartość średnią i zinterpretuj wyniki. 8. W czasie prowadzenia doświadczenia znajdź informacje dotyczące: a) odczynu gleby oraz jego kategorii, b) zakwaszenia gleb oraz czynników wpływających na ich zakwaszenie, c) wpływu zakwaszenia na jakość gleby i jej przydatność rolniczą, d) działań, które można podejmować w celu zmniejszania zakwaszenia gleb. 9. Na podstawie znalezionych materiałów określ (oblicz), jaką dawkę (ilość) CaO należy wysypać na 100 m2 działki, z której pobrałeś wybraną glebę (jeżeli wykazuje ona obniżone pH) w celu likwidacji zakwaszenia. 10. Przygotuj prezentację „Jak uprawa roślin wpływa na zakwaszenia gleb?”. 67 Z7. JAK UPRAWA ROŚLIN WPŁYWA NA ŚRODOWISKO PRZYRODNICZE? Instrukcja Z7.3.4a. – Badanie odczynu gleb w najbliższej okolicy Materiały: próbki gleb pobrane z 20–25 punktów, woreczki foliowe i markery wodoodporne, woda destylowana, sito o średnicy oczek 1 mm (może być kuchenne), 1 M KCl lub 100 mg KCl (instrukcja sporządzenia 1 M roztworu KCl – zał. Z7.5c), pehametr lub papierki wskaźnikowe pH, pojemniki o pojemności ok. 100 cm3, waga. Wykonanie: Oznaczenie odczynu gleby polega na pomiarze pH zawiesiny gleby w wodzie destylowanej (pH w H2O) oraz w roztworze obojętnej soli (pH w KCl). Dla charakterystyki gleb z punktu widzenia gleboznawczego mierzy się pH w zawiesinie wodnej, natomiast dla celów rolniczych oznacza się pH w roztworze chlorku potasowego. 1. Naważ próbki po 20,0 g gleby, powietrznie suchej, przesianej przez sito o średnicy oczek 1 mm do pojemników o pojemności 100 cm3. (Jedna próbka przeznaczona jest do oznaczenia jednego wariantu pH, co oznacza, że z tej samej gleby naważyć trzeba 2 próbki). W przypadku próbek organicznych zamiast naważek 20,0 g przygotuj naważki 5 g lub objętościowo odmierz 20 cm3 gleby (przy pomocy łyżeczki miarowej). 2. Naważki gleby w pojemnikach zalej objętością 50 cm3 odpowiednio: • wody destylowanej H2O – w pierwszym pojemniku, • roztworu 1M KCl – w drugim pojemniku. 3. Sporządzoną zawiesinę mieszaj intensywnie za pomocą bagietki przez 5 minut i pozostaw na 2 godziny w celu ustalenia się równowagi w układzie (można ją pozostawić do następnego dnia). 4. Dokonaj pomiaru pH przy użyciu papierków wskaźnikowych lub pehametru z elektrodą szklaną roztworu nad zsedymentowaną zawiesiną. (Przed przystąpieniem do pomiarów pehametr należy wykalibrować zgodnie z instrukcją obsługi przyrządu). Instrukcja Z7.3.4b. – Sporządzenie roztworu 1M KCl Gotowy roztwór 1 M KCl kup w sklepie z odczynnikami chemicznymi lub przyrządź go sam. Materiały: chlorek potasu (ok. 100 g), woda destylowana, kolba miarowa 1 l, waga. Wykonanie: 1. Znajdź informację o masie molowej i oblicz masę molową chlorku potasu. 2. Przygotowany ma być roztwór jednomolowy – odważ 1 mol chlorku potasu i wsyp do zlewki miarowej o pojemności 1 litra. 3. Wlej ok. 0,5 l wody destylowanej i mieszając dokładnie, rozpuść chlorek potasu (roztwór musi być bardzo dokładnie wymieszany do rozpuszczenia wszystkich kryształków). 4. Dopełnij kolbę wodą destylowaną do 1 litra. Mimo że uprawa roślin jednoznacznie kojarzy się nam z ziemią, nie jest ona jednak niezbędna. Gleba stanowi zaledwie mechaniczną „podpórkę”. Roślinom do wzrostu i fotosyntezy są niezbędne woda i rozpuszczone w niej minerały, światło słoneczne oraz dwutlenek węgla. Obecnie najbardziej popularną w uprawach towarowych metodą hodowli bez wykorzystania gleby jest hydroponika. Polega ona na uprawie roślin wyłącznie przez umieszczenie korzeni roślin w specjalnie przygotowanej pożywce wodnej lub w obojętnym materiale jak perlit, żwir, wata mineralna lub skorupy kokosa i odpowiednim dostarczaniu roztworów wodnych. Uprawy hydroponiczne wykorzystuje się do hodowli warzyw, kwiatów oraz owoców. Krajem posiadającym największy na świecie areał upraw bez wykorzystania gleby jest Holandia, w której zajmują one powierzchnię ponad 5000 ha. Domowa hodowla hiacyntów – efektowny przykład uprawy hydroponicznej, łatwy do przeprowadzenia na wiosnę, może być miłym prezentem 68 Z7. JAK UPRAWA ROŚLIN WPŁYWA NA ŚRODOWISKO PRZYRODNICZE? Karta pracy ucznia Z7.3.5. – Wpływ nawożenia (chemizacji rolnictwa) na jakość gleb i wód podziemnych 1. W oparciu o instrukcję Z7.3.5. przeprowadź eksperyment. 2. Wyniki zapisz w tabeli. Próbka kontrolna Woda destylowana stężenie NO3- Roztwór NaNO3 o stężeniu stężenie NO3w przesączu z I próbki gleby Roztwór Na3PO4 o stężeniu stężenie PO43w przesączu z I próbki gleby stężenie PO43- stężenie NO3w przesączu z II próbki gleby stężenie PO43w przesączu z II próbki gleby stężenie NO3w przesączu z III próbki gleby stężenie PO43w przesączu z III próbki gleby 3. Sformułuj wnioski wynikające z pomiarów i obserwacji. 4. W czasie prowadzenia eksperymentu znajdź informacje dotyczące: a) wpływu intensywnego nawożenia na zmiany jakości gleb, b) Dyrektywy Azotanowej oraz obszarów szczególnie narażonych na zanieczyszczenia spowodowane przez azotany pochodzenia rolniczego, c) zanieczyszczenia środowiska przez środki ochrony roślin. 5. Przygotuj prezentację „Jak chemizacja rolnictwa wpływa na jakość gleb i wód?”. Instrukcja Z7.3.5. – Identyfikacja azotanów i fosforanów w przesączach glebowych Materiały: woreczki foliowe, markery wodoodporne, materiały źródłowe, zlewki o pojemności 500 cm3, 100 cm3, lejki, sączki filtracyjne, statywy laboratoryjne z kółkami metalowymi, próbki gleby z różnych miejsc, woda destylowana, wodne roztwory NaNO3 i Na3PO4 o różnych stężeniach, zestawy odczynników do pomiaru stężenia azotanów (V) i fosforanów (V) w wodzie. Wykonanie: 1. 2. 3. 4. 69 Pobierz i oznacz trzy próbki glebowe z różnych miejsc. Oceń właściwości fizyczne pobranych próbek. Przepuść przez różne gleby jednakowe objętości roztworów soli o różnym stężeniu. Zbadaj otrzymane przesącze pod kątem zawartych w nich użytych do doświadczeń soli. Z7. JAK UPRAWA ROŚLIN WPŁYWA NA ŚRODOWISKO PRZYRODNICZE? Karta pracy ucznia Z7.3.6. – Jak nawozy wpływają na eutrofizację wód? 1. W oparciu o instrukcję Z7.3.6. przeprowadź eksperyment. W trakcie jego realizacji prowadź dokumentację fotograficzną. 2. Przez 1–2 tygodni, co dwa dni, prowadź obserwacje – kolor, przeźroczystość wody, jej zapach w każdym pojemniku oraz liczba kultur glonów w kroplach pobranych z każdego pojemnika, zapisuj wyniki. Liczba kultur glonów Data dzień obserwacji próbka kontrolna + 5 kropli pożywki + 10 kropli + 30 kropli + 50 kropli dzień obserwacji próbka kontrolna + 5 kropli pożywki + 10 kropli + 30 kropli + 50 kropli Kolor, zapach Data 3. Sformułuj wnioski wynikające z pomiarów i obserwacji. 4. Na podstawie wyników sporządź wykres obrazujący liczba kultur glonów (oś Y) w zależności od dnia obserwacji (oś X) dla każdego pojemnika. 5. W czasie prowadzenia eksperymentu znajdź informacje dotyczące: a) procesu eutrofizacji i czynników wpływających na nią, b) wpływu eutrofizacji na kondycję zbiorników wodnych i na życie organiczne, c) przeciwdziałaniu zjawisku eutrofizacji. 6. Uzyskaj informacje (np. w najbliższym Inspektoracie Ochrony Środowiska) na temat problemów eutrofizacji wód w Twojej najbliższe okolicy, zbierz dane (wieloletnie) dotyczące zawartości azotanów i fosforanów w wodach powierzchniowych najbliższej okolicy. Sporządź wykresy, wyciągnij wnioski. 7. Przygotuj prezentację „Jak nawożenie wpływa na eutrofizację wód?”. 70 Z7. JAK UPRAWA ROŚLIN WPŁYWA NA ŚRODOWISKO PRZYRODNICZE? Instrukcja Z7.3.6. – Hodowla kultur glonów Materiały: kultura glonów (można pozyskać z akwarium – przeciągnąć czystą gąbką po szybie wewnątrz akwarium i wycisnąć do pojemnika), woda destylowana, 6 szklaneczek lub kubków plastikowych o pojemności 250–350 cm3, nawóz ogrodniczy w płynie, pipeta lub zakraplacz do oczu, mikroskop. Wykonanie: 1. Opisz wyraźnie 5 pojemników – pierwszy z nich będzie próbką kontrolną, a do pozostałych dodawana będzie pożywka z nawozów. 2. Napełnij pojemniki taką samą ilością destylowanej wody i do każdego dodaj po 3 krople kultury glonów. 3. W osobnym naczyniu przygotuj pożywkę. W tym celu do 250 cm3 destylowanej wody dodaj 1 łyżeczkę płynnego nawozu i dokładnie wymieszaj. Istotne jest w eksperymencie używanie wody destylowanej, co spowoduje, że żadne składniki występujące w wodzie, np. wodociągowej nie wpłyną na nasze wyniki. 4. Do czterech pojemników dodaj wzrastające ilości pożywki (np.: 5, 10, 30, 50 kropli). 5. Pobierz z każdego pojemnika po jednej kropli wody i przeprowadź obserwacje pod mikroskopem o powiększeniu 10-krotnym. Policz i zanotuj liczbę fitoplanktonu w każdej próbce (pobranej kropli). 6. Wszystkie pojemniki (kontrolny i z dodatkiem pożywki w różnym stężeniu) umieść w jasnym miejscu, np. na parapecie – jednak nie wystawiaj na bezpośrednie promieniowanie słoneczne. Jedną z głównych przyczyn obecnie potęgującego się problemu żywnościowego na świecie (m.in. szybki wzrost cen żywności) jest gwałtowne obniżanie się zwierciadła wód podziemnych związane z nadmierną eksploatacją wód podziemnych dla potrzeb nawadniania upraw. Od kilkunastu lat obserwuje się szybkie eksploatowanie zbiorników wód podziemnych związane z gwałtownym wzrostem poboru wód podziemnych przez Chiny i Indie. W północnych Chinach zwierciadła wód podziemnych opadają o 1 m rocznie. W 2000 roku zubożenie zasobów wód podziemnych (nadmierny pobór) wyniosło 283 mld m3. Przyjmując, że do wyprodukowania jednej tony zboża potrzeba 1500 m3 wody, a człowiekowi do przeżycia potrzeba ok. 200 kg zboża rocznie oblicz, dla ilu osób rocznie żywność produkowana jest na „kredyt przyszłych pokoleń”. Następnie odpowiedz na pytanie, jakiej części ludzkości może w najbliższym czasie zagrozić klęska głodu na skutek nieracjonalnego wykorzystywania wód podziemnych i braku wód do nawodnień. Przykład eutrofizacji zbiornika wodnego (RT) 71 Z7. JAK UPRAWA ROŚLIN WPŁYWA NA ŚRODOWISKO PRZYRODNICZE? NOTATKI 72 Z8. ILE ENERGII LEŻY POD STOPAMI? Z8. ILE ENERGII LEŻY POD STOPAMI? Żywioł: Ziemia Problem badawczy: Działalność człowieka wpływa na zmiany w środowisku naturalnym Zagadnienia: Czy można wypalać suche trawy i ścierniska? Spalanie paliw konwencjonalnych przez wielu uważane jest za główną przyczynę niekorzystnych i gwałtownych zmian klimatycznych o zasięgu globalnym. Ponadto szacunkowe badania wskazują, że dotychczasowe źródła energii wyczerpią się w ciągu najbliższych kilkudziesięciu lat. Ocenia się, że najdłużej, bo przez prawie 220 lat, będziemy korzystać ze złóż węgla, niewiele ponad 60 lat trwać będzie eksploatacja gazu ziemnego, a ropy naftowej wystarczy na ok. 30–40 lat. Czeka nas energetyczna rewolucja. Stąd warto się przyjrzeć energii leżącej pod naszymi stopami. Z8.1. Potwór z głębi Ziemi Na Islandii i Filipinach ok. 27% produkowanej energii elektrycznej pochodzi ze źródeł geotermalnych. Ponadto na Islandii gorące wody wykorzystywane są do ogrzewania 87% domów. Czy Polska może stać się liderem w wykorzystaniu tego źródła energii? Instalacje geotermalne na Islandii Zadanie: Wpisz w puste miejsca wartości temperatury panujące wewnątrz Ziemi. 73 Z8. ILE ENERGII LEŻY POD STOPAMI? Karta pracy ucznia Z8.1.1. – Ziemia jako źródło ciepła 1. Na mapie przedstawiono zasięg występowania płyt litosfery. W tabeli podano wielkość stopnia geotermicznego dla wybranych miejsc na świecie. Lp. Miejsce Stopień geotermiczny [m/°C] 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Lardello k. Florencji (Włochy) Santoryn (Grecja) Akranes (Islandia) Sapporo (Japonia) Zakopane (Polska) Pisz (Polska) Krzywy Róg (Ukraina) Witwatersrand (RPA) Moncze Tundra (Płw. Kolski) Wyspy Bahama 1,5 7,0 7,8 21,7 47,1 96.0 112,5 117,7 170,7 180,2 a) zlokalizuj na mapie miejsca wymienione w tabeli i podpisz je właściwymi cyframi, b) sformułuj wniosek przedstawiający zależność pomiędzy wielkością stopnia geotermicznego danego punktu i położeniem względem granic płyt litosfery, ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... c) wykreśl błędne wyjaśnienie: Obszary o niskiej wartości stopnia geotermicznego występują przede wszystkim w rejonach działalności wulkanicznej / na terenach starych tarcz kontynentalnych. 2. W oparciu o tekst źródłowy i dane zawarte w tabeli wykonaj polecenia. Odkąd w 1888 roku odkryto w paśmie górskim Witwatersrand w RPA złoża złota, przemysł wydobywczy w tym państwie należy do jednych z najlepiej rozwiniętych w świecie. Z tego rejonu pochodzi niemal 40% złota wydobytego dotychczas na naszej planecie. Zagłębie Witwatersrand przoduje także w rozwiązywaniu problemów związanych z budową głębokich szybów. Najgłębsza kopalnia Tau Tona (Wielki Lew) ma głębokość 3900 m, a już planowana jest budowa nowego szybu o głębokości przekraczającej 4000 m. a) Oblicz wartość temperatury, jaka będzie panowała na dnie nowo wybudowanej kopalni w Witwatersrand o głębokości 4100 metrów. Przyjmij, że średnia temperatura roczna powietrza w tym miejscu wynosi 18°C. Obliczenia: 74 Z8. ILE ENERGII LEŻY POD STOPAMI? b) Napisz, z jakimi problemami będą się borykali górnicy pracujący na dnie takiej kopalni? ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... c) Oblicz wartość temperatury, która panowałaby na tej samej głębokości w teoretycznej kopalni w Zakopanem. Przyjmij, że średnia temperatura roczna powietrza w tym miejscu wynosi 5,2°C. Obliczenia: d) Oceń, czy praca w takich warunkach byłaby możliwa? ....................................................................................................................................................................... 3. Wyjaśnij, co to jest energia geotermalna? ............................................................................................................................................................................. 4. Wpisz w puste miejsca na rysunku odpowiednie cyfry tak, aby przedstawiały właściwe źródło energii geotermalnej ze względu na stan skupienia nośnika ciepła i wysokość jego temperatury. Źródło energii geotermalnej Geotermia niskotemperaturowa Geotermia wysokotemperaturowa 1. Grunty i skały do głębokości 250 m, z których ciepło pobiera się za pomocą pomp ciepła (kolektory poziome, pionowe). 2. Wody gruntowe jako dolne źródło ciepła dla pomp grzejnych. 3. Wody gorące wydobywane za pomocą głębokich odwiertów eksploatacyjnych. 4. Para wodna wydobywana za pomocą odwiertów, mająca zastosowanie do produkcji energii elektrycznej. 5. Gorące skały, gdzie wprowadzana jest woda pod dużym ciśnieniem i po ogrzaniu wydobywana na powierzchnię. Zbiornik Przep³yw ciep³a lne nika ciep³a) prze ie Ska³y chodzen e (prz 75 270 C o Z8. ILE ENERGII LEŻY POD STOPAMI? 5. Korzystając z różnych źródeł informacji, dowiedz się, gdzie w Polsce znajdują się zakłady geotermalne i gdzie występują źródła ciepłej wody wykorzystywane w uzdrowiskach. Zaznacz je na mapie. Zastosuj odpowiednią legendę. Legenda: Karta pracy ucznia Z8.1.2. – Czy można pozyskać energię z wód podziemnych? 1. Przeprowadź pomiary głębokości położenia zwierciadła wód podziemnych w Twojej okolicy zgodnie z instrukcją Z8.1.2. Do pomiarów możesz wykorzystać studnie publiczne, gospodarcze, na ogródkach działkowych itp. 2. Wyniki pomiarów zapisz w tabeli. Nr studni 76 Długość geograficzna Szerokość geograficzna Głębokość do zwierciadła wody w studni (h2) [m] Wysokość cembrowiny (ho) [m] Głębokości zalegania zwierciadła (h1) [m] Z8. ILE ENERGII LEŻY POD STOPAMI? 3. Wykonaj mapę głębokości występowania wód podziemnych. Pamiętaj o tym, że wpływ czynników pogodowych na temperaturę wód podziemnych zaznacza się do 8–10 m. Stąd przyjmując następujące przedziały: 0–4 m p.p.t. – mało korzystne 4–8 m p.p.t. – umiarkowane >8 m p.p.t. – korzystne oceń, czy w Twojej okolicy występują korzystne warunki do wykorzystania wód podziemnych w celach energetycznych . 4. Sporządź wykres zależności temperatury wody od głębokości i na tej podstawie określ, powyżej jakiej głębokości wody podziemne w Twojej okolicy, mają stałą temperaturę i ile ona wynosi? 5. Oblicz, ile litrów wody ze studni potrzeba na godzinę ogrzania domu o powierzchni 120 m2 przy wykorzystaniu pompy ciepła i schładzaniu wydobytej wody o 4oC. Rodzaj budownictwa Średni wskaźnik szacunkowego zapotrzebowania [W/m2] Stare budownictwo bez ocieplenia 120 Budownictwo ze średnim ociepleniem (izolacja: styropian, wełna mineralna ok. 5 cm) 70 Budownictwo z dobrym ociepleniem ( izolacja: styropian, wełna mineralna 10–15 cm) 50 Budownictwo z bardzo dobrą izolacją ścian zewnętrznych, stropów, dachu ( izolacja: styropian, wełna mineralna ok. 20–25 cm) 30 Zużycie energii na godzinę [kWh] 6. Podaj zalety i wady wykorzystywania płytkich wód podziemnych do ogrzewania domów. Zalety 77 Wady Zapotrzebowanie na wodę [L] Z8. ILE ENERGII LEŻY POD STOPAMI? Instrukcja Z8.1.2. – Pomiary zwierciadła wód podziemnych Materiały: świstawka hydrogeologiczna (gwizdek) z taśmą mierniczą, termometr, notatnik, ołówek, gumka, mapa topograficzna obszaru, na którym znajduje się studnia w skali 1 : 10 000, GPS. Wykonanie: 1. Zlokalizuj studnię i zaznacz ją na mapie w skali 1 : 10 000. 2. Za pomocą świstawki pomierz głębokości studni i głębokości od powierzchni terenu do zwierciadła wód podziemnych w studni. Wartości głębokości zalegania zwierciadła (h1) od powierzchni terenu powinny być odczytywane w metrach poniżej powierzchni terenu (m p.p.t.), przy uwzględnieniu (odjęciu) wysokości cembrowiny (h0). Z.m. h0 h2 h1 Przekrój badanej studni: h0 – wysokość cembrowiny nad powierzchnią terenu, h1- głębokość do zwierciadła wody podziemnej od powierzchni terenu, h2- głębokość do zwierciadła wody podziemnej mierzona od cembrowiny. 3. Pobierz wodę ze studni za pomocą zainstalowanej pompy lub wiadrem i zmierz temperaturę wody za pomocą termometru. 4. Zmierz temperaturę powietrza. 5. Wypełnij kartę pomiaru studni. Karta pomiaru studni Nr studni Data pomiaru Lokalizacja Współrzędne geograficzne Głębokość do zwierciadła wody w studni [m] Wysokość cembrowiny [m] Temperatura wody w studni [°C] długość geograficzna: szerokość geograficzna: Głębokość studni [m] Czy studnia jest użytkowana? Temperatura powietrza [°C] tak / nie Głównym powodem, dla którego Ziemia jeszcze nie ostygła jest to, że zasoby ciepła w jej wnętrzu są gigantyczne w porównaniu z szybkością jego oddawania. Średnia gęstość strumienia cieplnego Ziemi wynosi 0,063W/m2. 78 Z8. ILE ENERGII LEŻY POD STOPAMI? Karta pracy ucznia Z 8.1.3. – Które skały są dobrymi zbiornikami ciepła – badamy ciepło właściwe skał 1. Wykonaj doświadczenie zgodnie z instrukcją Z8.1.3. 2. Wyniki zapisz w tabeli i oblicz ciepło właściwe badanych skał. Do tego celu potrzebne będą Ci informacje o cieple właściwym wody cw oraz cieple właściwym kalorymetru aluminiowego ck (znajdziesz w Internecie). Nr próbki Rodzaj skały Masa próbki [g] Temperatura początkowa [°C] Temperatura maksymalna [°C] Ciepło właściwe [J/kg∙°C] masa kalorymetru z mieszadełkiem – mk …………… gram masa wody w kalorymetrze – mw ……………. gram 3. Na podstawie obserwacji oraz informacji z Internetu odpowiedz na pytanie: Jakie trzy ważne procesy zaszły podczas eksperymentu? a) ........................................................................................................................................................................ b) ........................................................................................................................................................................ c) ........................................................................................................................................................................ 4. Na podstawie poczynionych obserwacji określ, które skały są lepszymi, a które gorszymi kolektorami ciepła. Nie tylko człowiek odkrył dobrodziejstwo energii geotermalnej. Śnieżne małpy w czasie kąpieli w ciepłych źródłach w Małpim Parku Jigokudani w Nagano, Japonia 79 Z8. ILE ENERGII LEŻY POD STOPAMI? Instrukcja Z8.1.3. – Badamy ciepło właściwe skał Wersja z kalorymetrem („szkolna”) Materiały: skały (bazalt, granit, piaskowiec, marmur), woda, termometr, kalorymetr szkolny, waga, palnik (kuchenka elektryczna), garnek, szczypce z izolacją. Wykonanie: 1. 2. 3. 4. 5. 6. Przygotuj próbki skał: granit, bazalt, piasek, marmur, a następnie zważ je – ms. Zważ pusty pojemnik kalorymetru z mieszadełkiem – mk. Wypełnij kalorymetr wodą do połowy objętości i ponownie zważ. Oblicz masę wody – mw. Zmierz temperaturę kalorymetru z wodą – t0. Umieścić pierwszą próbkę w garnku wypełnionym wodą i doprowadź do wrzenia nad polnikiem lub na kuchence. Po odczekaniu paru minut temperatura skały będzie wynosić 100oC – ts. 7. Wyciągnij za pomocą szczypiec skałę z gotującej się wody i ostrożnie przełóż do kalorymetru. Mieszaj aż do ustalenia się temperatury (osiągnięcia wartości maksymalnej). 8. Odczytaj temperaturę końcową – tk. 9. Wszystkie wyniki wpisuj do tabeli. 10. Powtórz doświadczenie dla pozostałych próbek. Uwaga: do doświadczeń możesz też użyć przedmiotów ze swojego otoczenia, np. kawałek metalu, plastik itp. Wersja uproszczona („domowa”) Materiały: skały (bazalt, granit, piaskowiec, marmur), woda, termometr, kubek styropianowy z pokrywką, mieszadełko plastikowe (do napojów), waga, palnik (kuchenka elektryczna), garnek, szczypce z izolacją. Wykonanie: 1. Przygotuj próbki skał: granit, bazalt, piasek, marmur, a następnie zważ je – ms. 2. W pokrywce kubka styropianowego wykonaj otwór na termometr i mieszadełko. Termometr i mieszadełko powinny wchodzić w otwory z pewnym oporem – chodzi o zachowanie szczelności. Jeżeli otwory są za luźne, możesz uszczelnić je plasteliną. 3. Do kubka styropianowego wlej 100 cm3 wody. 4. Zamknij kubek pokrywką i zmierz temperaturę wewnątrz – t0. 5. Umieścić pierwszą próbkę w pojemniku wypełnionym wodą i doprowadź do wrzenia nad polnikiem lub kuchence. Po odczekaniu paru minut temperatura skały będzie wynosić 100oC - ts. 6. Wyciągnij za pomocą szczypiec skałę z gotującej się wody i ostrożnie przełóż do kubka styropianowego i natychmiast zamknij pokrywką. Mieszając mieszadełkiem, czekaj do ustalenia się temperatury (osiągnięcia wartości maksymalnej). 7. Odczytaj temperaturę końcową – tk. 8. Wszystkie wyniki wpisuj do tabeli. 9. Powtórz doświadczenie dla pozostałych próbek. Uwaga: przy obliczeniach ciepła właściwego dla wersji uproszczonej należy wyjść z definicji kalorii. W roku 1904 w Larderello we Włoszech otwarto pierwszą na świecie elektrownię geotermalną i choć przez następnych 50 lat wykorzystanie geotermii do produkcji energii elektrycznej ograniczało się do terenu Włoch, dziś zakłady takie pracują także w Islandii, w Nowej Zelandii, w Japonii, na Filipinach, w Stanach Zjednoczonych i w Rosji. Krajem, który w największym stopniu wykorzystuje energię geotermalną, jest niewątpliwie Islandia. Islandczycy wykorzystują energię wnętrza Ziemi do celów grzewczych już od roku 1888. Widok na Larderella, w tle elektrownia geotermalna 80 Z8. ILE ENERGII LEŻY POD STOPAMI? Karta pracy ucznia Z8.1.4. – Fontanna energii 1. Wykonaj doświadczenie zgodnie z instrukcją 3 (Z8.1.4). 2. Zastanów się, czy długość rurki ma wpływ na przebieg zjawiska. Uzasadnij swoje zdanie. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 3. Jakie inne czynniki mogą mieć wpływ na przebieg doświadczenia? ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 4. Jak energię towarzyszącą wybuchowi można wykorzystać w sposób użyteczny? ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 5. Wymień miejsca i przykłady wykorzystania energii pochodzącej z gejzerów na świecie. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 6. Opracuj projekt sposobu zamiany energii wyzwolonej w czasie wybuchu gejzeru na inne jej rodzaje, np. energię elektryczną lub mechaniczną. Przedstaw go w formie prezentacji lub plakatu. Instrukcja Z8.1.4. Fontanna energii Materiały: okulary ochronne, kolba, palnik Bunsena, szklana rurka (30–40cm), gumowy korek, rurka fermentacyjna do domowej produkcji wina, korek, kit okienny. Wykonanie: 1. Napełnij kolbę wodą do objętości ok. ¾. 2. Zamknij kolbę korkiem. 3. Połącz rurką kolbę z rurką fermentacyjną do produkcji wina, używając korka lub uszczelniając kitem. (Nie wolno kierować wylotu rurki w kierunku swoim lub innych osób!). 4. Podgrzewaj kolbę nad palnikiem. 5. Prowadź dokumentację fotograficzną eksperymentu. W Parku Narodowym Yellowstone wyjątkową atrakcją są tysiące gejzerów i gorących źródeł. Gejzer Old Faithful jest aktywny nieprzerwanie od przynajmniej 200 lat. Co godzinę 45 tys. litrów wrzącej wody wyrzucane jest przez 5 minut na wysokość 30–45 metrów. 81 Z8. ILE ENERGII LEŻY POD STOPAMI? Karta pracy ucznia Z8.1.5. – Organizujemy konkurs – Kto zbuduje najszybszą turbinę parową? Para wodna uzyskiwana z energii geotermalnej może być wykorzystywana do napędzania turbin parowych, które – w połączeniu z generatorami - są źródłem prądu. 1. Podzielcie się na grupy i wykonajcie doświadczenie zgodnie z instrukcją Z8.1.5. 2. Wyniki doświadczenia poszczególnych grup zapiszcie w tabeli: Nr próby Opis turbiny* Pomiar prędkości obrotów wiatraczka [obroty/min] I II III Średnia prędkość [obroty/min] 1. 2. 3. 4. * np. liczba otworów przy brzegu puszki, liczba i kąt ustawienie ramion wiatraczka, średnica wiatraczka, wysokość wiatraczka nad puszką 3. Wygrywa ta grupa, która zbuduje najszybszą turbinę parową. Instrukcja Z8.1.5. Budowa turbiny parowej Materiały: rondel o średnicy ok. 20–25 cm, folia aluminiowa, puszka metalowa (np. po kukurydzy), kuchenka elektryczna, gwóźdź, młotek Wykonanie: 1. Weź rondel o średnicy ok. 20-25 cm. Nalej wody do połowy rondla i nakryj go dwoma, trzema warstwami folii aluminiowej. Końce folii dokładnie zawiń na brzegach rondla, tak aby szczelnie do niego przylegała. 2. Na środku naczynia wytnij w folii otwór o średnicy odpowiadającej ok. połowie średnicy puszki. W ten sposób uzyskałeś generator pary. 3. Za pomocą gwoździa o średnicy 2–3 mm w denku puszki wykonaj otwory naprzeciw siebie przy krawędzi puszki. 4. Umieść puszkę centralnie, dnem do góry, nad otworem w folii. 5. Wiatraczek należy wykonać z cienkiego arkusza aluminium (np. tacki aluminiowej). Na arkusz aluminium naklej okrągłą grubą tekturkę o średnicy ok. 2 cm. W centrum tekturki wykonaj niewielki otwór w celu umocowania wiatraczka na osi. Następnie wytnij koło z tak przygotowanego fragmentu arkusza o średnicy założonego wiatraczka w ten sposób, aby naklejona tekturka była w środku. Następnie natnij aluminium od brzegu w kierunku tekturki w równych odstępach, tworząc ramiona wiatraczka. Powyginaj ramiona wiatraczka. (Wiatraczek można również przygotować z folii do drukarek laserowych; na foli należy narysować linię cięcia dziecięcego wiatraczka, wyciąć, wykonać otwory dziurkaczem i całość luźno założyć na oś z drutu zabezpieczając z jednego końca przez skręcenie drutu.) 6. Załóż tak przygotowany wiatraczek na oś, którą może stanowić drut (np. z drucianych wieszaków z pralni). Koniec druta należy odpowiednio zagiąć, aby wiatraczek nie spadł. Następnie umieść wiatraczek nad puszką (wykorzystaj stojak lub po odpowiednim wygięciu druta przymocuj go do puszki za pomocą gumek czy taśmy). 7. Postaw rondel na kuchence elektrycznej (ważne jest stałe i równomierne ogrzewanie) i gdy para zacznie wydobywać się z otworu, umieść nad nim puszkę i wiatraczek. 8. Określ prędkość obrotu wiatraczka. W tym celu zaznacz (np. markerem) jedno skrzydło wiatraczka i zliczaj obroty w określonym okresie czasu, lub za pomocą stopera mierz czas np. 10 czy 20 obrotów. Pomiary wykonuj trzykrotnie. Uwaga: nie zapomnij o okresowej kontroli poziomu wody w rondlu i w razie potrzeby ją uzupełniaj. Do ściągania puszki, jak i podwijania folii używaj kuchennych rękawic ochronnych. Cały układ jest bardzo gorący! 82 Z8. ILE ENERGII LEŻY POD STOPAMI? Z8.2. Moc ukryta w roślinach Dzięki fotosyntezie energia słoneczna jest akumulowana w biomasie, początkowo w organizmach roślinnych, później – zgodnie z łańcuchem pokarmowym – także w zwierzętach. Tak zgromadzona energia jest w nieustannym ruchu, jej zapasy są ciągle wykorzystywane i odnawiane. Czy możemy sięgnąć po tę energię, aby wykorzystać ją na swoje potrzeby? Karta pracy ucznia Z8.2.1. – Energia biomasy 1. Korzystając z różnych źródeł informacji i rysunku, wymień pięć typów biomasy, z których można produkować energię. 1 2 3 1. 2. 4 5 3. 4. 5. 2. Ile wynosi procentowy udział biomasy w zużyciu energii pierwotnej na świecie? ……………… 3. Wykonaj doświadczenie zgodnie z instrukcją Z8.2.1. Wyniki zapisz w tabeli. Materiał Waga przed spaleniem [g] Waga po spaleniu [g] Masa spalonego materiału [g] Temperatura początkowa [°C] Temperatura końcowa [°C] Różnica temperatur [°C] Wartość opałowa [MJ/kg] 83 drewno papier siano skorupki od orzeszków Z8. ILE ENERGII LEŻY POD STOPAMI? 4. Oblicz wartość opałową poszczególnych materiałów, wychodząc z definicji kalorii. Obliczenia: 5. Znajdź w Internecie informacje dotyczące wartości opałowej analizowanych materiałów. Porównaj je ze swoimi wynikami. Zapisz wniosek. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 6. Oceń, jak warunki pomiarowe wpływają na dokładność wyników. Zaproponuj, jak można udoskonalić układ, aby uzyskać wyniki zbliżone do rzeczywistych. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 7. W dostępnych źródłach znajdź informacje dotyczące wartości opałowej różnych typów biomasy i paliw konwencjonalnych. Wykonaj wykres słupkowy przedstawiający te wartości. 8. Porównaj wartość opałową biomasy i paliw konwencjonalnych. Zapisz wniosek. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 84 Z8. ILE ENERGII LEŻY POD STOPAMI? 9. Oblicz, jak dużą plantację wierzby energetycznej należy posiadać, przy trzyletnim okresie uprawy, aby móc ogrzać dom o powierzchni 120 m2 o sezonowym zapotrzebowaniu na ciepło, zgodnie z tabelą: Okres budowy domu Średnie sezonowe zapotrzebowanie na ciepło [kWh/m2/rok] przed 1967 300 1967-1985 265 1986-1992 180 od 1993 160 Zużycie roczne energii [kWh] Wielkość plantacji przy trzyletnim okresie zbioru [ha] Uwaga: do obliczeń potrzebna jest znajomość wydajność plantacji wierzby energetycznej przy trzyletnim okresie uprawy i wartość energetyczna wierzby. 10. Korzystając z Internetu i innych materiałów źródłowych, oblicz koszt założenia plantacji potrzebnej do ogrzania współczesnego domu. Obliczenia: Instrukcja Z8.2.1. Energia biomasy Materiały: termometr, po kilka gramów: drewna (wiórki, fragmenty zapałek), papieru, siana, łupinek orzeszków ziemnych; woda, kolba stożkowa (kolba Erlenmeyera), zapałki, szczypce z izolacją, płytka ceramiczna (płaski talerz), puszka metalowa (np. po orzeszkach, kukurydzy), aluminiowa osłonka od świeczki z podgrzewacza (kawałek blachy). Wykonanie: 1. W puszce metalowej wytnij z boku otwór o wymiarach 4 x 4 cm. (Po nacięciu boków nożyczkami lub nożycami do blachy można zagiąć wycięcie do środka). 2. Ustaw puszkę do góry dnem na płycie ceramicznej (płaskim talerzu). Nalej na dno puszki dwie, trzy krople wody (w celu lepszego przewodzenia ciepła) i postaw na niej kolbę stożkową. 3. Do kolby stożkowej wlej 100 cm3 wody i umieść w niej termometr. Po ustabilizowaniu się temperatury odczytaj ją i zapisz. 4. Weź aluminiową osłonkę ze świeczki do podgrzewacza, natnij brzegi w dwóch miejscach w odległości ok. ⅓ obwodu i zagnij naciętą część do środka. 5. Włóż do tak przygotowanego naczynka połamane zapałki (bez siarki) lub wiórki drewniane. Zważ napełnione naczynko, zanotuj wagę i wsuń je do wycięcia w puszcze. 6. Rozpal za pomocą zapałki drewienka w naczynku. 7. Mieszając wodę w kolbie termometrem, obserwuj jego wskazania. Obserwacje prowadź nawet po zakończeniu spalania, notując najwyższą zaobserwowaną temperaturę. 8. Po zakończeniu obserwacji zważ naczynko i z różnicy masy przed spalaniem i po nim wyznacz masę spalonego produktu. 9. Po ochłodzeniu zestawu przeprowadź analogicznie doświadczenia, spalając inne materiały, jak papier, siano czy skorupki od orzeszków ziemnych. 10. Wykonaj dokumentację fotograficzną doświadczenia. 85 Z8. ILE ENERGII LEŻY POD STOPAMI? Karta pracy ucznia Z8.2.2. – Jak można pozyskać energię z trawy? 1. Wykonaj doświadczenie zgodnie z instrukcją Z8.2.2., zapisz wyniki w tabeli. Data Dni Temperatura wody [°C] Temperatura powietrza [°C] Uwagi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2. Na podstawie wyników pomiarów wykonaj wykres liniowy przebiegu temperatury wody i powietrza w czasie. 86 Z8. ILE ENERGII LEŻY POD STOPAMI? 3. Opisz, jak zmieniała się temperatura wody w czasie trwania doświadczenia. Co Twoim zdaniem było przyczyną tych zmian. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 4. Czy uważasz, że taki sposób zmieniania temperatury wody można zastosować na szerszą skalę? Swoją opinię poprzyj informacjami zaczerpniętymi z Internetu i innych źródeł informacji. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. Instrukcja Z8.2.2. Jak można pozyskać energię z trawy? Materiały: plastikowa beczka 40 l lub pojemnik fermentacyjny 33 l, kranik (kran czerpalny) z gwintem zewnętrznym ½’’, adapter do kranu ½’’, szybkozłącza do węża ½’’ wąż ogrodowy ½’’ o długości 3–4 m, lejek, termometr, świeżo ścięta trawa, naczynie plastikowe, wiertarka, wiertła lub otwornice. Wykonanie: 1. W dolnej części beczki wywierć otwór o średnicy dopasowanej do kranu. 2. W otworze zamontuj kran wychodzący na zewnątrz, od wewnętrznej strony beczki przymocuj do kurka, za pomocą adaptera do kranu (którym przykręcisz zawód do beczki) i szybkozłączki, wąż ogrodowy, którego końcówka będzie wychodzić ponad górną krawędź beczki. 3. W pokrywie beczki wywierć otwór o średnicy takiej samej jak średnica węża. 4. Beczkę wypełnij w całości świeżo skoszoną trawą, jednocześnie układając spiralnie wąż ogrodowy. 5. Zakryj beczkę wiekiem, wypuszczając końcówkę węża na zewnątrz. Na końcówkę węża załóż lejek. 6. Przygotowaną instalację postaw w bezpiecznym miejscu. 7. Tydzień po zainstalowaniu zacznij wykonywać pomiar temperatury wody. Przy pomocy lejka wlej do węża wodę, napełniając go całkowicie i odczekaj 10-15 minut. 8. Odkręć kurek umieszczony w dolnej części i ostrożnie nalej wody do kubka, umieść w nim termometr i odczytaj wysokość temperatury. 9. Mierz temperaturę wody codziennie o ustalonej porze i zapisuj wyniki w tabeli. 10. Równocześnie z pomiarami temperatury wody wykonuj pomiary temperatury powietrza w miejscu, w którym umieściłeś instalację. 11. Wykonaj dokumentację fotograficzną doświadczenia. Uwaga! Podczas pomiarów temperatury trzeba zachować szczególną ostrożność, woda może być gorąca. 1 tona zrębków zajmuje 4 m3 i odpowiada 1,4 m3 litego drewna. 1 kg zrębek = ok. 3,4-5,0 kWh 1 kg zrębek = 0,24–0,42 kg oleju opałowego = 0,27–0,51 m3 gazu ziemnego = 0,45–0,81 kg węgla kamiennego pelety zrębki wierzby energetycznej uprawa wierzby energetycznej (KM) 87 Z8. ILE ENERGII LEŻY POD STOPAMI? Karta pracy ucznia Z8.2.3. – Energetyczne odchody – energia z biogazu 1. Wykonaj eksperyment, zgodnie z instrukcją Z8.2.3. 2. Opisz przemiany chemiczne, które zaszły podczas eksperymentu. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 3. Korzystając z Internetu i materiałów źródłowych, wykonaj polecenia a) wypisz 5 głównych składników biogazu. ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... b) opisz 3 metody pozyskiwania biogazu. Metoda Charakterystyka c) podaj wady i zalety biogazu jako źródła energii. Zalety biogazu Wady biogazu d) Napisz, jakie korzyści dla środowiska wynikają z zastosowania energetycznego biogazu? ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... e) Czy w Twoim województwie pozyskuje się energię z biogazu? Podaj przykłady. ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... 88 Z8. ILE ENERGII LEŻY POD STOPAMI? Instrukcja Z8.2.3. Energetyczne odchody – energia z biogazu Materiały: dwie plastikowe butelki po napoju (2 l lub większe), obornik krowi (możesz kupić w sklepie ogrodniczym), obierki od owoców i warzyw, woda, rurki z tworzyw sztucznych, słaby roztwór wodorotlenku sodu, worek plastikowy z zaworkiem (np. do moczu), klej na gorąco. Wykonanie: 1. W nakrętce od pierwszej butelki wykonaj otwór o średnicy zbliżonej do średnicy wężyków, a w nakrętce drugiej dwa otwory. 2. Połącz butelki i worek rurkami, jak na rysunku. Przejścia wężyków przez korki należy uszczelnić klejem na gorąco od góry i od dołu. 3. Do pierwszej butelki wsyp trochę obornika krowiego oraz obierek i zalej wodą do ¾ objętości, zakręć i trzymaj w ciepłym miejscu. 4. Koniec rurki z worka umieść w drugiej butelce, zanurzając w roztworze wodorotlenku sodu. 5. Zakręć zawór na wężyku idącym do butelki 2. i obserwuj uważnie zachowanie worka. 6. Gdy worek zrobi się nabrzmiały, otwórz zawór i obserwuj, co dzieje się w drugiej butelce. 7. Spróbuj zapalić zapałkę u wylotu rurki z butelki 2. – rób to wyłącznie pod nadzorem nauczyciela! 8. Podczas eksperymentu wykonuj dokumentację fotograficzną. butelka 1 butelka 2 Zadanie: Znajdź 11 określeń dotyczących energii odnawialnej. S R N M O T S Q V M L P B G C V G P E B I M B I O D E G R A D A C J A N K S F I C V U E D V B W M E T A N V B W Q Z X C T R I B K T S D G F H J K L P O I U Y T R E W O C I C A Z X C V B N M R H Y D R O L I Z A L G O M N S F E R M E N T A C J A V B M Y R I N G Z O D I G E S B I O M A S A F I O R X Z V A B L B I O D I E S E L V E T A N O L B A T Z C F W I E R Z B A R E N E R G E T Y C Z N A X G „Kopalnia opału przyszłości?” 89 Z8. ILE ENERGII LEŻY POD STOPAMI? Karta pracy ucznia Z8.2.4. – „Do pełna proszę” – biopaliwa 1. Wykonaj doświadczenie zgodnie z instrukcją Z8.2.4. 2. Napisz, jaka substancji pozostała w butelce 1. po odlaniu wierzchniej jaśniejszej cieczy. ....................................................................................................................................................................... 3. Zaproponuj, do czego mógłbyś wykorzystać ten osad. ....................................................................................................................................................................... 4. W jakim celu dolewałeś do produktu w butelce 2. wodę destylowaną. ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... 5. Jaka właściwość obu substancji decydowała o rozdzieleniu ich na warstwy. ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... 6. Jak nazywa się proces, w wyniku którego powstaje biodiesel? …………………………. 7. Wyjaśnij, dlaczego nie możesz produkować w domu, na dużą skalę, biopaliwa. ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... 8. Podaj po 3–5 argumentów proekologicznych oraz gospodarczych przemawiających za stosowaniem biodiesla. Argumenty proekologiczne Argumenty gospodarcze Do pokrycia całorocznego zapotrzebowania na energię elektryczną 4-osobowej rodziny wystarczy gnojowica od 4 krów lub 20 świń albo plony z pola kukurydzy o powierzchni 0,22 ha. Jedna z biogazowni w Kalifornii tworzy dość metanu do produkcji energii elektrycznej wystarczającej do ogrzewania ok. dwudziestu tysięcy domów. 90 Z8. ILE ENERGII LEŻY POD STOPAMI? 9. Sformułuj 3 problemy związane z produkcją i wykorzystaniem biopaliwa w Polsce. Zaproponuj możliwości ich rozwiązania. Problem Propozycja rozwiązania problemu Instrukcja Z8.2.4. Do pełna proszę – biopaliwa Materiały: wodorotlenek sodu – 5 gramów, olej roślinny (ze sklepu lub zużyty, np. po smażeniu frytek – taki trzeba oczyścić) – 1 l, metanol (możesz go uzyskać np. z płynu przeciw zamarzaniu, rozpuszczalnika) – 250 cm3, waga, dwie butelki plastikowe z nakrętką (2 l), słoik zakręcany, menzurka, fartuch, rękawice i okulary ochronne, kuchenka, lejek. Wykonanie: 1. Odmierz za pomocą wagi 5 gramów wodorotlenku sodu (NaOH) i wsyp do słoika. 2. Odmierz 250 cm3 metanolu (uwaga, jego wypicie powoduje śmierć!) i dodaj ostrożnie do słoika z NaOH. 3. Zakręć słoik i dokładnie wymieszaj do uzyskania roztworu (całkowitego rozpuszczenia kryształków NaOH), otrzymując metanolan sodu. 4. Jeżeli używasz starego oleju, należy go oczyścić. W tym celu należy go podgrzać do temperatury 120°C w celu wyeliminowania z oleju obecności wody i w razie potrzeby, po ostudzeniu, przefiltrować np. przez filtr do kawy. 5. Odmierz 1 litr oleju roślinnego i podgrzej go do temperatury ok. 50–55°C. 6. Za pomocą lejka wlej do plastikowej butelki olej, a następnie dodaj metanolan. Przed dodaniem metanolanu upewnij się, że temperatura oleju nie jest wyższa od 55°C, gdyż metanolan sodu wrze w temperaturze ok. 65°C. 7. Zakręć butelkę, bardzo mocno i szybko potrząsaj nią przez ok. 10–15 sekund. 8. Odłóż butelkę, kładąc ją na bok. Poczekaj dzień. 9. Następnego dnia zauważysz wyraźne dwie warstwy. Odlej płyn jaśniejszego koloru stanowiący górną warstwę do drugiej butelki, pozostawiając w pierwszej ciemniejszy osad. 10. Do drugiej butelki (z jasnożółtym płynem) dodaj wodę demineralizowaną (ok. 0,5 l). Zakręć butelkę i wymieszaj dokładnie, a następnie odwróć ją do góry dnem. 11. W tej pozycji, po oddzieleniu się warstw płynów, odkręcając delikatnie nakrętkę, odlej dolną warstwę powstałej mieszaniny – wodę. Proces powtórz 4–5 razy, dopóki odlewana woda nie będzie czysta. 12. Powstały w butelce produkt odstaw na kilka godzin (nie zakręcaj butelki). 13. Dla pewności możesz jeszcze przefiltrować produkt przez filtr np. od kawy. 14. Powstały produkt możesz wlać do silnika spalinowego i ruszyć w drogę. 15. Podczas eksperymentu wykonuj dokumentację fotograficzną. Produkcja biodiesla objęta została patentami już w 1937 r. przez Belga G. Chavanne’a. W Polsce produkcję biopaliw jako pierwsza uruchomiła Rafineria Trzebinia. Czy wiesz, że nawet 93% kwasów tłuszczowych zawartych w kawowych fusach można przetworzyć w biodiesel w zmodyfikowanym procesie transestryfikacji. 91 Z8. ILE ENERGII LEŻY POD STOPAMI? NOTATKI 92 Z9. CO TO ZNACZY, ZDROWO SIĘ ODŻYWIAĆ? Z9. CO TO ZNACZY, ZDROWO SIĘ ODŻYWIAĆ? Żywioł: Ziemia Problem badawczy: Cywilizacja i natura wpływają na zdrowie człowieka Zagadnienia: Czy wiesz, co jesz? Odżywianie czy dieta? W czasach, kiedy chemia i technologia swoimi produktami skażają nieustannie glebę, a tym samym i produkty spożywcze, żaden człowiek nie jest w stanie uchronić się w pełni przed negatywnymi skutkami życia w tych warunkach. Złe nawyki żywieniowe, które wytworzyły się na skutek rozwoju przemysłu i chemii, są dodatkowym elementem wyzwalającym czynniki chorobowe. Wiedza na temat racjonalnego żywienia jest niedostateczna. Błędy żywieniowe odbijają się na wzroście i rozwoju każdego człowieka. W szybkim tempie rozwijają się choroby cywilizacyjne, takie jak otyłość, cukrzyca, miażdżyca, nadciśnienie, schorzenia nowotworowe, dla których jednym z podstawowych czynników ryzyka jest nieprawidłowe odżywianie. Na zdrowie i samopoczucie człowieka wpływa nie tylko sposób odżywiania, ale i właściwy styl życia Z9.1. Główne składniki pokarmowe i ich źródła Źródłem życia człowieka obok wody jest pokarm. Nasz organizm musi być wyposażony we wszystkie niezbędne mu składniki. Sztuka prawidłowego odżywiania się polega na łączeniu ze sobą substancji odżywczych w taki sposób, aby nie zakłócały one naturalnego rytmu pracy wszystkich narządów wewnętrznych. Nasze samopoczucie zależy od tego, co jemy! Karta pracy ucznia Z9.1.1. – Główne składniki pokarmowe i ich źródła 1. Dokonajcie podziału zespołu na 4 grupy. Każda z grup wybierze jedno zagadnienie i korzystając z Internetu i innych materiałów źródłowych przygotuje prezentację multimedialną. I. Pojęcie pokarmu i składników pokarmowych. Budowa chemiczna związków organicznych. Związek pomiędzy składnikami pokarmu a ich funkcją. Źródła głównych składników pokarmu. II. Pojęcie kalorii, wartość energetyczna wybranych składników pokarmu. Analiza piramidy zdrowego żywienia i tabel zapotrzebowania energetycznego. Obliczanie BMI, WHR, PPM. III. Podstawowe typy diet, konsekwencje wpływu niektórych z nich na zdrowie człowieka. Zagrożenia związane z nieprawidłowym odżywianiem. Zaburzenia żywienia o podłożu nerwowym. IV. Lista konwencji kodów E – potencjalne skutki, stosowanie w żywności. Dodatki i składniki chemiczne. Żywność modyfikowana genetycznie. 93 Z9. CO TO ZNACZY, ZDROWO SIĘ ODŻYWIAĆ? Z9.2. Zawartość składników pokarmowych w produktach żywnościowych W peruwiańskich Andach żyją plemiona rolnicze, które 90% energii uzyskują z produktów roślinnych. Z kolei Eskimosi w podobnym procencie zaspakajają swoje zapotrzebowanie z produktów pochodzenia zwierzęcego. Jedni i drudzy nie znają praktycznie schorzeń cywilizacyjnych, a poziom cholesterolu i wskaźnik masy ciała BMI mają znacznie lepsze niż ludzie w krajach uprzemysłowionych. Jeśli zatem o wyborze najkorzystniejszej diety nie decyduje jej jednostronne ukierunkowanie, to do prawidłowego bilansu pobieranej z pożywienia i wydatkowanej energii doprowadzić nas może analiza składu poszczególnych pokarmów i obserwacje, jak nasz organizm reaguje na zastosowany sposób żywienia. Zakupy żywności zawsze powinny być przemyślane Karta pracy ucznia Z9.2.1. – Wykrywanie białek 1. Wykonaj doświadczenie zgodnie z instrukcją Z9.2.1. 2. Zapisz spostrzeżenia i wnioski. Spostrzeżenia i wnioski. Cel doświadczenia Obserwacja Wnioski 3. Korzystając z Internetu i materiałów źródłowych oraz wykorzystując wiedzę uzyskaną w pierwszej części projektu: a) wyjaśnij rolę białek w organizmie człowieka ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. b) wskaż produkty bogate w białko ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. c) określ skutki niedoboru białek w diecie ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. d) wyróżnienie aminokwasów niezbędnych (egzogennych) jest charakterystyczne dla większości zwierząt i człowieka; wyjątek stanowią przeżuwacze, dla których obecność aminokwasów egzogennych nie ma znaczenia, podaj wyjaśnienie ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. e) wskaż zasadnicze różnice między białkami pszenicy a białkami większości innych roślin ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 94 Z9. CO TO ZNACZY, ZDROWO SIĘ ODŻYWIAĆ? Instrukcja Z9.2.1. – Wykrywanie białka (pod nadzorem nauczyciela) Materiały: Wykonanie: probówki, palnik, uchwyt do probówek, pipety, ser biały, mleko, mięso z kurczaka, zmiażdżone nasiona fasoli, białko jaja kurzego (śladowe ilości – ok. 1 g), stężony kwas azotowy (V). 1. Do probówek włóż próbki przygotowanych produktów. 2. Pipetą wkraplaj niewielką ilość stężonego kwasu azotowego. 3. Obserwuj oraz zanotuj zmianę barwy. Trawiąc proteiny, spalacie kalorie. Trawienie białek trwa niezwykle długo. Potrzeba ponad 3 godzin, żeby organizm strawił i przyswoił posiłek bogaty w proteiny. To nie wszystko: by czerpać kalorie, a więc energię z protein, organizm musi podjąć poważny wysiłek. Obliczono, że aby przyswoić 100 kalorii, trzeba zużyć 30 kalorii. Sam proces trawienia białek obniża zatem wartość kaloryczną posiłku bogatego w proteiny. Karta pracy ucznia Z9.2.2. – Wykrywanie skrobi 1. Wykonaj doświadczenie zgodnie z instrukcją Z9.2.2. 2. Zapisz spostrzeżenia i wnioski. Cel doświadczenia Obserwacja Wnioski 3. Korzystając z Internetu i materiałów źródłowych oraz wykorzystując wiedzę uzyskaną w pierwszej części projektu: a) wyjaśnij rolę polisacharydów w organizmie człowieka ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. b) wymień produkty bogate w skrobię ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. c) wyjaśnij jaką funkcję w organizmie pełni błonnik ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. Instrukcja Z9.2.2. – Wykrywanie skrobi Materiały: szkiełka zegarkowe, pipety, jodyna lub płyn Lugola (rozcieńczone do jasnożółtej barwy), surowe ziemniaki, czysta skrobia, chleb, mąka, jabłko, płatki owsiane (śladowe ilości – ok. 1 g). Wykonanie: 1. Na szkiełko zegarkowe nałóż przygotowane produkty. 2. Nanieś na nie niewielką ilość roztworu jodyny. 3. Obserwuj i zapisz zmianę barwy. 95 Z9. CO TO ZNACZY, ZDROWO SIĘ ODŻYWIAĆ? Karta pracy ucznia Z9.2.3. – Wykrywanie cukrów prostych Większość z nas lubi cukier, który jest węglowodanem prostym. Czy cukier szkodzi? Nie jest trujący, lecz dostarcza organizmowi kalorii. Jedzenie słodkich pokarmów może prowadzić do wzrostu we krwi poziomu trójglicerydów, które wywołują zmiany miażdżycowe w naczyniach krwionośnych. Cukier – szczególnie w lepkich słodyczach – sprzyja próchnicy zębów. 1. Wykonaj doświadczenie zgodnie z instrukcją Z9.2.3. 2. Zapisz spostrzeżenia i wnioski. Cel doświadczenia Obserwacja Wnioski 3. Korzystając z Internetu i materiałów źródłowych oraz wykorzystując wiedzę uzyskaną w pierwszej części projektu: a) określ skutki nadmiaru cukrów w diecie ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. b) odpowiedz na pytanie, dlaczego przeżuty i zmieszany ze śliną pokarm bogaty w skrobię nabiera słodkawego smaku, jeśli jest dłużej przetrzymywany w jamie ustnej? ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. Instrukcja Z9.2.3. – Wykrywanie cukrów prostych Materiały: probówki, palnik, roztwór wodorotlenku sodu (5–10%), siarczan miedzi (II), miód, soki owocowe, surowe ziemniaki, chleb bez skórki, jabłko (śladowe ilości – ok. 1 g). Wykonanie: 1. 2. 3. 4. 5. 6. Do probówek włóż przygotowane produkty. Wlej ok. 1 cm3 wody. Wytrąć świeży osad wodorotlenku miedzi – wlej roztwór wodorotlenku sodu (VI) do siarczanu miedzi (II). Dodaj do probówek z badanymi substancjami. Zawartość probówek ogrzej nad palnikiem. Obserwuj i zapisz zmianę barwy. W większości wysoko przetworzonych produktów żywnościowych znajdują się tłuszcze „trans”, inaczej transizomery. Są to sztucznie utwardzone (uwodnione) oleje roślinne. Szkodzą sercu tak jak tłuszcze nasycone. Transizomery występują w potrawach smażonych w głębokim tłuszczu podawanych w barach szybkiej obsługi, np.: w chipsach, frytkach, chrupkach, herbatnikach i krakersach. 96 Z9. CO TO ZNACZY, ZDROWO SIĘ ODŻYWIAĆ? Karta pracy ucznia Z9.2.4. – Badanie zawartości tłuszczów w różnych artykułach spożywczych. 1. Wykonaj doświadczenie zgodnie z instrukcją Z9.2.4. 2. Zapisz spostrzeżenia i wnioski. Cel doświadczenia Obserwacja Wnioski 3. Korzystając z Internetu i materiałów źródłowych oraz wykorzystując wiedzę uzyskaną w pierwszej części projektu: a) wyjaśnij rolę tłuszczów w organizmie człowieka ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. b) określ skutki nadmiaru tłuszczów w diecie ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. c) wskaż produkty bogate w tłuszcze ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. d) przedstaw proste metody obniżania zawartości tłuszczu: • przy przyrządzaniu posiłków ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. • w domowych wypiekach ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. Instrukcja Z9.2.4. – Badanie zawartości tłuszczów w różnych artykułach spożywczych Materiały: jogurt o różnych smakach i zawartości tłuszczu, chleb, ser, masło, wędlina, marchew, kalafior (ok. 2 g), pałka do moździerza, bibuła, suszarka. Wykonanie: 1. Przygotowane produkty rozgnieć na bibule. 2. Wysusz je suszarką do włosów. 3. Obserwuj wielkość i intensywność plam. 97 Z9. CO TO ZNACZY, ZDROWO SIĘ ODŻYWIAĆ? Karta pracy ucznia Z9.2.5. – Wykrywanie witaminy C Dostarczanie witamin organizmowi bywa ograniczone przez niewłaściwe przyrządzanie potraw lub jednostronne żywienie. Odżywianie się – głównie węglowodanami – prowadzi do braku witamin z grupy B. Wiele witamin ulega szybkiemu rozkładowi. Nie gromadzą się one w organizmie w odpowiednich ilościach i muszą być stale dostarczane wraz z pożywieniem. Dotyczy to szczególnie witamin A, D, B1, B2, PP i C. 1. Wykonaj doświadczenie zgodnie z instrukcją Z9.2.5. 2. Zapisz spostrzeżenia i wnioski. Cel doświadczenia Obserwacja Wnioski 3. Korzystając z Internetu i materiałów źródłowych oraz wykorzystując wiedzę uzyskaną w pierwszej części projektu: a) wymień najbogatsze źródła kwasu askorbinowego ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. b) jakiej porcji (na dobę) wymaga organizm dorosłego, zdrowego człowieka ............................................................................................................................................................................. c) jakie mogą być skutki długotrwałego deficytu witaminy C ............................................................................................................................................................................. d) podaj zasadniczą różnicę między witaminą A i witaminą C, stanowiące fizjologiczne konsekwencje ich odmiennej rozpuszczalności ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. Instrukcja Z9.2.5. – Wykrywanie witaminy C Materiały: zlewki, probówki, suszarka do włosów, szkiełka zegarkowe, bibuła (do chromatografii), jod, etanol, benzen, sok z kiszonej kapusty, surowy ziemniak, cytryna. Wykonanie: 1. Sok z kiszonej kapusty rozcieńcz w wodzie destylowanej w stosunku 1 : 1. 2. Podobnie postąp z sokiem z cytryny i sokiem ze startego ziemniaka. 3. Nanieś na 3 paski bibuły w odległości 1 cm od brzegu po kropli: • na pierwszy – sok z kapusty, • na drugi – sok z ziemniaka, • na trzeci – sok z cytryny. 4. Bibułę wysusz suszarką do włosów. 5. Włóż do zlewki z mieszaniną etanolu i benzenu (w stosunku 3 : 1). 6. Po 5 minutach paski przełóż do zlewki z jodem. 7. Przykryj szkiełkiem zegarkowym i odczekaj kilka minut. 8. Doświadczenie powtórz z sokami gotowanymi przez 5 min w zlewkach. Prosty sposób! Zanim coś zjesz, zadaj sobie pytanie, czy jesteś głodny. Jeśli odpowiedź brzmi: nie, to zastanów się, czego Ci brakuje i spróbuj zaspokoić tę potrzebę. Kalorie dostarczane z jedzenia, które spożywamy nie będąc głodni, są przez organizm inaczej wykorzystywane niż te, które dostarczyliśmy mu w czasie głodu. Zostają one odłożone na zapas. 98 Z9. CO TO ZNACZY, ZDROWO SIĘ ODŻYWIAĆ? Karta pracy ucznia Z9.2.6. – Badanie zawartości tłuszczu i skrobi w jogurtach Zapamiętajmy, że otyłości sprzyjają nie tyle tłuszcze, ile spożywane w nadmiarze węglowodany. Tłuszcze wzmagają w organizmie procesy utleniające, tak więc nawet nadmierne okresowe ich spożywanie nie prowadzi do otyłości. Wiadomo od dość dawna, że pożywienie zawierające tłuszcze, lecz ubogie w cukier, nie przyczynia się do tworzenia i odkładania tłuszczu w organizmie. I na odwrót: pożywienie ubogie w tłuszcze, ale bogate w cukier, przyspiesza te procesy. 1. Przeprowadź doświadczenie zgodnie z instrukcją Z9.2.6. 2. Sformułuj problem badawczy. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 3. Postaw hipotezę roboczą. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 4. Przedstaw wyniki obserwacji. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 5. Przedstaw wniosek. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. Instrukcja Z9.2.6. – Badanie zawartości tłuszczu i skrobi w jogurtach Materiały: dwa krążki bibuły filtracyjnej (może być zwykła kartka papieru), suszarka do włosów, pałeczka, szalka, dwie probówki, zakraplacz, pipeta, jodyna, jogurt typu light i jogurt z normalna zawartością tłuszczu. Wykonanie: 1. 2. 3. 4. Na jeden krążek bibuły nanieś pałeczką szklaną jogurt light, a na drugi zwykły jogurt. Krążki wysusz przy pomocy suszarki i porównaj tłuste plamy. Do jednej probówki wlej jogurt light, a do drugiej taką sama ilość zwykłego jogurtu. Do każdej probówki kroplomierzem wkropl kilka kropli jodyny i obserwuj zmianę zabarwienia badanej próby. 340 cm3 słodkiego, gazowanego napoju w puszce zawiera aż 8–10 łyżeczek cukru. Uważaj też na produkty „niskotłuszczowe” lub „0 procent tłuszczu”, zwykle zawierają one duży dodatek cukru i chemikaliów, które maskują brak charakterystycznego, tłuszczowego smaku. A jak wiadomo, tłuste jedzenie jest zdecydowanie smaczniejsze. Kupujcie pieczywo oznaczone na etykiecie „100% mąki z pełnego przemiału”, zawiera ono dużo włókna. Kolor pieczywa nie jest dobrym wskaźnikiem, bo wiele rodzajów chleba jest po prostu barwionych. Trzeba czytać na etykiecie informacje o składzie surowców. 99 Z9. CO TO ZNACZY, ZDROWO SIĘ ODŻYWIAĆ? Z9.3. Jedzenie to nie tylko przyjemność Często zapominamy o konieczności zapewnienia odpowiedniej ilości czasu na spożycie posiłku i dokładne przeżucie pokarmu. Spokój i brak pośpiechu w trakcie spożywania pokarmów wpływają korzystnie na psychikę i dobre samopoczucie, co pozytywnie oddziałuje na całą przemianę materii. Zwracajmy więc uwagę na to, co jemy i jak jemy. Pośpiech w jedzeniu może być przyczyną wielu chorób Karta pracy ucznia Z9.3.1. – Moje drugie śniadanie 1. Analiza wartości odżywczych drugiego śniadania: b) sprawdź, jakie produkty spożywcze znajdują się w Twoim drugim śniadaniu, c) do każdego produktu przyporządkuj podstawowe składniki pokarmowe, d) oblicz wartość kaloryczną składników pokarmowych drugiego śniadania, e) wykorzystując tablice zapotrzebowania energetycznego, oblicz, jaki procent całodziennej racji pokarmowej stanowi Twoje drugie śniadanie. 6. Po przeprowadzeniu obserwacji i obliczeń wpisz do tabeli uzyskane informacje. Lp. Rodzaj produktu spożywczego Ilość w gramach Główny składnik pokarmowy Liczba kcal % całodobowej racji pokarmowej 7. Przygotuj prezentację „Kilka pomysłów na moje drugie śniadanie”. Najkorzystniej jest spożywać 4–5 posiłków dziennie, bezwzględnie nie należy jeść rzadziej niż 3 razy w ciągu dnia. Szczególnie zaleca się częste spożywanie posiłków przez dzieci, młodzież i osoby odchudzające się. Zbyt długie odstępy między posiłkami negatywnie wpływają na metabolizm, spada poziom glukozy we krwi, większe jest uczucie głodu. Rzadkie spożywanie posiłków może nasilać gromadzenie się tkanki tłuszczowej. Wskazany rozkład procentowy całodziennej racji pokarmowej wygląda następująco: 3 posiłki dziennie: • śniadanie • obiad • kolacja 5 posiłków dziennie: • I śniadanie • II śniadanie • obiad • podwieczorek • kolacja 100 30% – 35% 35% – 40% 25% – 35% 25% – 30% 5% – 10% 35% – 40% 5% – 10% 10% – 15% Z9. CO TO ZNACZY, ZDROWO SIĘ ODŻYWIAĆ? Karta pracy ucznia Z9.3.2. – Porównanie piramid pokarmowych 1. Wymień wszystkie różnice które widzisz pomiędzy starą a nową (obecnie obowiązującą) piramidą pokarmową. a) ....................................................................................................................................................................... b) ...................................................................................................................................................................... c) ...................................................................................................................................................................... d) ...................................................................................................................................................................... e) ...................................................................................................................................................................... f) ...................................................................................................................................................................... g) ...................................................................................................................................................................... 2. Czy któryś z produktów pokarmowych utrzymał swoją pozycję na ty samym poziomie piramidy? 3. W sześciu punktach przedstaw zasady które powinny nas obowiązywać podczas planowania i spożywania posiłków zgodnie z nową piramidą pokarmową. a) ....................................................................................................................................................................... b) ...................................................................................................................................................................... c) ...................................................................................................................................................................... d) ...................................................................................................................................................................... e) ...................................................................................................................................................................... f) ...................................................................................................................................................................... 4. Spróbuj się postawić w sytuacji osoby która powinna przekonać swoich słuchaczy do codziennej dawki ruchu. Przedstaw cztery argumenty. a) ....................................................................................................................................................................... b) ...................................................................................................................................................................... c) ...................................................................................................................................................................... d) ...................................................................................................................................................................... 101 Z9. CO TO ZNACZY, ZDROWO SIĘ ODŻYWIAĆ? 5. Uzasadnij, przeniesienie na szczyt piramidy pokarmowej takich produktów jak biały ryż, biały chleb, ziemniaki i makarony oraz pozostawienie na dole piramidy produktów pełnoziarnistych (pieczywo z pełnego przemiału, ryż brązowy, kasza jęczmienna, kasza gryczana). ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 6. Uzasadnij umiejscowienie na szczycie piramidy czerwonych mięs (wieprzowina, wołowina, baranina). ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 7. Zarówno stara jak i nowa piramida pokarmowa zwracają uwagę na regularne spożywanie orzechów – szczególnie laskowych, pistacjowych i włoskich. Jakie składniki w nich obecne, decydują o ich dużych walorach zdrowotnych i zalecanym codziennym spożyciu? ............................................................................................................................................................................. 8. Ile kalorii dostarcza nam spożycie zalecanej dawki 8-10 sztuk orzechów dziennie? ............................................................................................................................................................................. 9. Rozszyfruj skrót NNKT. Które z tłuszczy mają najwięcej cennych dla człowieka NNKT? ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 10. Ważnym elementem naszej diety powinny być ryby, szczególnie morskie. Dietetycy i lekarze polecają ryby morskie ze względu na obecność w ich tłuszczu kwasów omega-3. Jaką role w naszym organizmie pełnią te kwasy tłuszczowe. ............................................................................................................................................................................. 11. Nowa piramida podobnie jak i stara zaleca spożywanie roślin strączkowych. Wymień przynajmniej sześć roślin które zalicza się do tej grupy. Które z nich Polacy spożywają najczęściej? ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 12. Rośliny strączkowe są ważnym źródłem białek i skrobi, ale maja też inne bardzo ważne z punktu widzenia zdrowia człowieka składniki. Jakie? ............................................................................................................................................................................. 13. Ciecierzyca pospolita, nazywana także cieciorką lub włoskim grochem, jest jedną z najstarszych roślin uprawnych z rodziny motylkowatych, uprawianych przez człowieka. Niestety, w Polsce ciecierzyca nie jest zbyt często stosowana i mimo staropolskiej tradycji, nie utrzymała się w naszych kulinarnych przyzwyczajeniach. Roślina ta, podobnie jak i pozostałe rośliny strączkowe, ze względu na swoje walory zdrowotne powinna częściej gościć na naszych stołach. Poszukaj w internacie przepisów na dania z tej rośliny (możesz postarać się również je przyrządzić). Po zapoznaniu się z dostępnymi przepisami (i degustacji potraw) zaproponuj jeden – ten który Twoim zdaniem miałby szanse się przyjąć na naszych stołach. 14. Nowa piramida pokarmowa zaleca suplementowanie Ca. a) Jakie role w naszym organizmie pełni wapń? ............................................................................................................................................................................. b) W jakich ważnych procesach uczestniczy? ............................................................................................................................................................................. c) Jakie jest dzienne zapotrzebowanie na wapń? ............................................................................................................................................................................. d) Jak dużo wapnia jest w szklance mleka? ............................................................................................................................................................................. 102 Z9. CO TO ZNACZY, ZDROWO SIĘ ODŻYWIAĆ? e) Czym może być Twoim zdaniem podyktowane. ............................................................................................................................................................................. f) ana konieczność suplementowania wapnia? 15. Przez wiele lat jajka były niepożądanym składnikiem naszej diety. Naukowcy twierdzili że są one źródłem cholesterolu i w związku z tym przyczyną miażdżycy, a więc ich spożycie powinno być ograniczone. Obecnie nawet ludziom z podwyższonym poziomem cholesterolu nie zaleca się wykluczania jaj z diety – jedynie ograniczenie ich spożycia do co najwyżej 2-4 na tydzień. Wyszukaj i podaj informacje potwierdzające brak konieczności rezygnowania z konsumpcji jaj. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. Karta pracy ucznia Z9.3.3. – Sprawdź, czy jesteś szczupły 1. Przed przeprowadzeniem pomiarów znajdź informacje dotyczące wskaźników: BMI, WHR, CPM, PPM, a następnie: a) oblicz swoje dzienne zapotrzebowanie kaloryczne, b) oblicz swój BMI, c) porównaj swój wynik z parametrami wskaźnika i wyciągnij wnioski, d) oblicz wskaźnik talia – biodra (WHR), porównaj z normami, wyciągnij wnioski, e) wykonaj obliczenia BMI i WHR dla wybranych przedstawicieli swojej grupy wiekowej (minimum 10 osób tej samej płci), f) przedstaw wyniki obliczeń w postaci wykresów lub diagramów. Uwaga: Jeden kilogram mięśni spala, czyli zużywa – nawet w pełnym spoczynku – ok. 100 kcal dziennie. Osoby bardzo muskularne mogą mieć wysoki wskaźnik BMI, bez negatywnych konsekwencji zdrowotnych. 2. Przygotuj prezentację „Jem zdrowo i jestem szczupły”. Karta pracy ucznia Z9.3.4. – Czy wiem, jak jem? 1. Przygotuj ankietę „ Czy zdrowo się odżywiasz?” a) ankieta powinna zawierać minimum 10 pytań, b) powinna mieć formę testu wyboru, c) do każdego pytania ankiety napisz wyjaśnienie (będzie potrzebne podczas analizy odpowiedzi). 2. Zaplanuj formę przeprowadzenia ankiety. 3. Wybierz grupę osób (wiek, płeć), do której ankieta będzie adresowana. 4. Po przeprowadzeniu ankiety dokonaj analizy wyników. 5. Przedstaw wyniki w postaci wykresów i diagramów. 6. Przygotuj prezentację. Żyjemy w czasach „superporcji”. Zwykły hamburger zrobił się „big makiem”, porcja smażonej kukurydzy w kinie zamieniła się w wielkie wiadro. Specjaliści od marketingu już od dawna pojęli, że jeśli produkt sprzedaje się w większych porcjach, to sprzedaje się więcej towaru. Z badań wynika, że ludzie jedzą więcej, jeśli dostają większe porcje. Nie chodzi tylko o to, żeby jeść mniej, ale o to, żeby jeść inaczej. Więcej błonnika, mniej tłuszczu i mniejsze porcje – taki powinien być Twój nowy pomysł na jedzenie. Olej olejowi nierówny. Oliwa i olej rzepakowy mają dużą zawartość korzystnych dla serca jednonienasyconych tłuszczów i te dwa oleje należy stosować jak najczęściej. Olej słonecznikowy, kukurydziany i krokoszowy zawierają więcej wielonienasyconych, które nie są tak trwałe i rozkładając się, tworzą szkodliwe wolne rodniki (na podstawie „Zadbaj o siebie” 2006). 103 Z9. CO TO ZNACZY, ZDROWO SIĘ ODŻYWIAĆ? Z9.4. Wady i zalety stosowania diety „Anoreksja nie jest chorobą, tylko stylem życia”- przekonują autorki stron pro–Ana, które wykorzystują sieć, by wspierać się w anorektycznej misji. Strony te prezentują dekalog prawdziwych anorektyczek, zawierają porady, jak się zachować przy obiedzie z rodziną, jak oszukać bliskich i lekarza podczas ważenia, a nawet podpowiadają, jakie potrawy najłatwiej zwymiotować. Dorosły człowiek zjada przeciętnie 2–3 tysiące kalorii dziennie, osoba chora na bulimię podczas ataku obżarstwa – nawet 10–15 tysięcy kalorii! Obsesyjne dążenie do uzyskania tali osy może być przyczyną zaburzeń psychicznych Karta pracy ucznia Z9.4.1. – Dolegliwości duszy związane z zawartością talerza Grupa I 1. Wyszukaj informacje na temat wegetarianizmu: a) co dokładnie oznacz termin wegetarianin? b) rodzaje diety wegetariańskiej oraz ich krótka charakterystyka. Lp. Rodzaj diety dla wegetarian Krótka charakterystyka Grupa II 1. Wyszukaj informacje na temat diet: a) wysokoproteinowej doktora Dukana, b) zgodnej z grupą krwi. 2. Wyszukując informacje na temat diety proteinowej, zwróć uwagę na: a) rolę protein w tej diecie, b) 4 fazy diety (uderzeniowa, naprzemienna, utrwalania, stabilizacji), c) przedstaw wady i zalety stosowania tej diety. 3. Wymień podstawowe grupy krwi. 4. Uzupełnij tabelkę. Grupa krwi Może być dawcą dla Może być biorcą od Zalecenia żywieniowe 5. Przeprowadź sondę na temat najczęściej stosowanych diet wśród uczniów Twojej szkoły. 6. Wyniki sondy przedstaw w postaci diagramu. 104 Z9. CO TO ZNACZY, ZDROWO SIĘ ODŻYWIAĆ? Grupy III i IV 1. Wyszukując informacje na temat anoreksji i bulimii, zwróć uwagę na: Anoreksja a) postacie zaburzenia: • typ restrykcyjny, • typ bulimiczny, b) kto jest najbardziej narażony na zachorowanie? c) przyczyny, d) skutki: • objawy psychopatologiczne, • objawy somatyczne, e) metody stosowane przez chorych dla obniżenia masy ciała. Bulimia a) typy bulimii: • przeczyszczający, • nieprzeczyszczający, b) kryteria diagnostyczne bulimii, c) zmiany fizyczne i psychiczne u osób cierpiących na bulimię, d) przyczyny bulimii, e) kto choruje najczęściej? 2. Przedstaw krótką charakterystykę anoreksji i bulimii. Anoreksja: ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. Bulimia: ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 3. Wyszukaj informacje o sławnych ludziach, aktorach, pisarzach, modelkach, którzy chorowali bądź chorują na „choroby duszy i talerza”. 4. Przygotuj prezentację „Sławni i nieszczęśliwi”. 105 Z9. CO TO ZNACZY, ZDROWO SIĘ ODŻYWIAĆ? Z9.5. Tartrazyna i E133 – czy zaryzykujesz ich spożycie? Zatrważająca liczba związków chemicznych, używanych przez producentów, nigdy nie została przetestowana pod kątem długoterminowego wpływu na ludzkie zdrowie. Ponadto stosowane są składniki, które w wielu krajach zostały zakazane. Pozytywne jest to, że coraz więcej firm produkuje żywność bez szkodliwych dodatków E i syntetycznych związków chemicznych. Mamy zatem wybór – wystarczy parę wskazówek oraz trochę determinacji, aby uniknąć tych trucizn i zdrowiej żyć. Koszty ignorancji i bierności mogą być naprawdę wysokie. Czy dzięki chemii będziemy jeść lepiej? Może tak, może nie. Złota dewiza konsumenta brzmi: Zachowaj czujność! Karta pracy ucznia Z9.5.1. – Które produkty lepiej zostawić na półce? 1. Wybierz 20 (najbardziej popularnych) artykułów spożywczych kategorii, którą wylosowałeś (I – nabiał, wędliny, II – pieczywo, przetwory mączne, III – słodycze, chipsy, IV – napoje, mrożonki). 2. Spisz z etykiet kod E. 3. Na podstawie tabeli dodatków i składników chemicznych (poradnik konsumenta) wypełnij tabelę. Lp. Nazwa artykułu Kod Funkcja Potencjalne skutki Inne zastosowanie 4. Wyniki z tabeli przedstaw w postaci diagramu, uwzględniając stopień szkodliwości poszczególnych dodatków i składników chemicznych (bezpieczny, bezpieczny dla większości, zalecana ostrożność, lepiej unikać, niebezpieczny). 5. Sprawdź, czy wybrane przez Ciebie produkty mają oznaczenia GM lub GM-free. 6. Znajdź informacje dotyczące zmodyfikowanej genetycznie żywności. 7. Wyszukaj opinie za stosowaniem i przeciw stosowaniu inżynierii genetycznej w przemyśle spożywczym. Wyraź i uzasadnij swoją opinię na ten temat. 8. Przygotuj prezentacje (zaproponuj tytuł). 106 Z9. CO TO ZNACZY, ZDROWO SIĘ ODŻYWIAĆ? NOTATKI 107 Z9. CO TO ZNACZY, ZDROWO SIĘ ODŻYWIAĆ? NOTATKI 108
